[发明专利]一种测量旋转体表压时标定PVDF电压系数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其是一种测量旋转体表压时标定PVDF电压系数的方法。

背景技术

螺旋桨表面压力的静态特性可以通过各种方法测量。当螺旋桨旋转，且螺旋桨中间体积不足以安装采集记录设备时，则测量比较困难。目前，测量旋转体表压有以下方法：

一、使用传统模拟式集流环的方法，存在以下问题：1、集流环摩擦寿命有限而且输出的是模拟信号，采集误差大；2、集流环会引起接触噪声，噪声又会影响测试精度。

二、用压电陶瓷材料制造的动态压力传感器来测量旋转体表压方法，存在以下问题：1、传感器需要提供电源，这样会增加电源供电容量；2、必须考虑传感器的量程，超过量程易损坏；3、传感器价格昂贵；4、压电陶瓷传感器重量会对旋转体测量有影响。

三、用PVDF传感器测量，PVDF传感器即聚偏氟乙烯材料传感器，具有灵敏度高、非常轻薄、耐冲击、频响范围宽、成本低的特点，另外PVDF材料传感器测量压力范围宽，不易损坏，不需要给传感器提供电源。由于以上特点用PVDF传感器测量旋转体表压非常理想，但是对PVDF标定存在以下问题：现有公开技术对PVDF的标定一般采用激光干涉仪法，扫描探针显微镜法，垂直加载法等，以上标定法要求标定PVDF传感器的面积＞＝20mm×20mm。但是当PVDF传感器直径＞10mm后，容易受到旋转体转速增加气流的干扰，使PVDF传感器积累电荷减少，使得各频率点的电压系数不是线性的，无法反映真实旋转体表压。因此，一般测量旋转体的PVDF传感器直径＜5mm。这样一来，用测量旋转体表压的PVDF传感器只能作为定性了解，不能定量测量、计算和实际应用。因此，对于测量旋转体表压的PVDF传感器无法用现有的标定法进行标定。

发明内容

为了克服现有技术测量旋转体表压时PVDF传感器不能定量测量和计算的不足，本发明提供了一种测量旋转体表压时标定PVDF电压系数的方法，能够通过标定PVDF电压的方法定量的测量旋转体表压，标定方法简单实用、成本低廉。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括下述步骤：

步骤一：在旋转体中心线上安装Φ3mm-Φ5mm的PVDF传感器。

步骤二：在紧贴PVDF传感器周围1-2mm处试装应变片，选择试装应变片最佳安装位置：用动态应变仪施加给应变片的输出频率是5Hz-400Hz，动态应变仪施加给应变片的输出电压是应变片最大输入电压的90％，测量PVDF传感器输出电压。不断改变应变片的位置，当PVDF传感器出现最大输出电压时，确定该位置，安装应变片并将其固定。

步骤三：标定PVDF传感器在不同频率下多个电压系数：固定动态应变仪输出频率，改变其输出电压从低向高增加，同时测量PVDF传感器输出电压。

标定电压系数的具体步骤是：用动态应变仪施加应变片正弦交变电压，在频率0Hz-300Hz频率之间选择M个(M是任意自然数)频率点，在任意一个频率点f，在0-15V范围内选择N个点改变动态应变仪的输出电压，每个点之间的电压变化率为0.2～0.6V，测量PVDF传感器输出电压，分别得到N个点的应变片电压、PVDF传感器输出电压和电压系数，电压系数计算公式是：K_fN＝V_{fN 应变片}/V_fN PVDF。其中：K_fN是在f频率下共有N个点的电压系数，V_fN应变片是在f频率下共有N个点的应变片的电压，V_fN PVDF是在f频率下共有N个点的PVDF传感器输出电压。分别将K_fN、V_fN应变片、V_fN PVDF通过放大器和AD转换器存入计算机中。改变频率点，重复上述步骤标定出M组个电压系数。标定M组电压系数后，去掉应变片。

步骤四：旋转体在运转时进入测量过程，PVDF传感器将实时测量得到的旋转体表压的频率和电压值放入计算机中。旋转体表压的频率是由于旋转体气流和外界气流对旋转体表压产生交变频率。