動態(tài)五孔探針測速系統(tǒng)方案

一、                      方案

根據(jù)需求,，探針用于測量列車通過時(shí)在列車附近產(chǎn)生的流場風(fēng)速,，壓力（0.005～1）atm 范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)以及長時(shí)間在低真空室內(nèi)使用，并能適應(yīng)在24h內(nèi),，真空管道從1atm 降至0.005atm,，環(huán)境溫度：-15℃~60℃，環(huán)境濕度：日平均值不大于 95%RH,，月平均值不大于 90%RH,。

根據(jù)輸入可知，風(fēng)速測量范圍：0～150m/s,，風(fēng)向測量范圍±45°,，探針長度在100mm~150mm，探頭直徑3mm左右,。探頭,、信號調(diào)理一體式，輸出信號為5通道電壓信號方便數(shù)采設(shè)備直接采集,，風(fēng)速測量精度±(0.2m/s+3%*測量值) ,，響應(yīng)頻率1KHz左右。

整個五孔探針部分是由,；3D打印五孔探頭（橙色）,、動態(tài)壓力傳感器（灰色）、反吹管路（青色）,、參考端引氣管路（深藍(lán)色）,、探針殼體及固定端（洋紅）、密封格蘭頭（黃色）組成,。三維模型組成如圖1所示,。其中前段探頭直徑為3mm，長度20mm,，內(nèi)置孔徑為0.8mm,，然后經(jīng)30°擴(kuò)張角擴(kuò)張到直徑18mm，傳感器前管路長度不超過35mm,，可保證探針響應(yīng)速度不低于0.1s,，總長約為100mm；18mm的探針殼體內(nèi)置5支動壓壓力傳感器,，量程為0-110kpa絕壓型，其采樣頻率為5KHz,，傳感器和探頭之間通過M3.5的螺栓連接,，通過壓緊墊圈密封防松,，耐壓不低于0.2Mpa；再靠近傳感器感應(yīng)頭部的測試管路上開有反吹小孔,，通過接入反吹管路,，可將反吹氣體吹入測試孔；kulite壓差傳感器有參考端,?？梢酝?/span>過5根引氣管合并成1根引氣管引出探針直至測試車廂內(nèi)，車廂內(nèi)設(shè)置大氣壓力傳感器用于測量實(shí)時(shí)大氣壓,，作為傳感器的參考壓力,。3D打印探頭與固定端外殼通過螺紋連接，再配以放松頂絲螺紋進(jìn)行防松,，方便探頭的拆裝維護(hù),；探針殼體通過螺紋方式與探頭和后端格蘭頭固定，并安裝銷釘螺栓用于防松,，這樣能夠保證穩(wěn)定的同時(shí)又能保證傳感器可以拆卸,，提高可維護(hù)性；引線和引氣管路通過后端格蘭頭進(jìn)行密封和尾附,，防止進(jìn)水和用力拉扯導(dǎo)致?lián)p壞,。

圖1 五孔探針組成示意圖

風(fēng)速測量系統(tǒng)由五孔探針組件、固定殼體,、測試引線,、動態(tài)數(shù)采四部分組成，如圖2所示,，其中探針組件固定板之間為焊接固定,，固定殼體使用鑄工膠固定到列車廂體外壁上，固定殼體接觸面長300mm,，寬度80mm,，其整體重量不超過1.3kg，膠水通過較大的接觸面積能夠保證車載測風(fēng)系統(tǒng)在整個使用過程能夠安全運(yùn)行,。

圖2 風(fēng)速測量系統(tǒng)組成示意圖

二,、                      配置說明表如下：

穩(wěn)態(tài)五孔探針測速系統(tǒng)方案

一,、動態(tài)五孔探針測速系統(tǒng)方案

穩(wěn)態(tài)五孔探針流場參數(shù)測試系統(tǒng)由五孔探針，信號采集系統(tǒng)和上位機(jī)（計(jì)算機(jī)）三大部分組成,。（如圖1-1所示）,。實(shí)驗(yàn)過程中，通過五孔探針感知流場壓力信號,，由信號采集系統(tǒng)將壓力的物理信號化為數(shù)字信號傳入上位機(jī),，經(jīng)過五孔探針插值算法，獲得測點(diǎn)位置的總壓,、靜壓及速度大小和方向,。

二、典型穩(wěn)態(tài)五孔探針測速系統(tǒng)

典型穩(wěn)態(tài)五孔探針流場系統(tǒng)組成如下：

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