CN209247310U - 一种声学风洞试验用传感器安装装置 - Google Patents
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Abstract
声学风洞试验用传感器安装装置，采用钢丝网阵列形式，由钢丝绳、连接杆、固定螺栓和钢丝绳收紧器组成，其中连接杆一端与固定螺栓连接，一端与钢丝绳或钢丝绳收紧器连接；固定螺栓可以预先安装在风洞试验段的墙面内，也可以根据需要临时安装；钢丝绳与连接杆安装完毕后，用钢丝绳收紧器收紧，达到需要的张紧程度后，用细钢丝或扎带将钢丝绳交叉点固定。该装置可以用于风洞中声场及流场特性测量时传感器的安装。钢丝绳本身尺寸小、重量轻，对风洞中的流场和声场的影响很小，钢丝绳也不需要做特殊的声学处理，成本较低。钢丝绳的布置可以采用一维线阵、二维平面阵、三维空间阵以及钢丝绳之间增加测点的多种形式安装传感器，功能拓展性好。固定螺栓可以预先安装在风洞试验段的墙面内，也可以根据需要临时安装，该装置只需要将连接杆与固定螺栓连接，再将连接杆与连接钢丝绳、钢丝收紧器连接，即可安装传感器，安装简便。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种风洞的测量仪器设备，具体涉及一种声学风洞试验用传感器安装装置。
二、背景技术
风洞(wind tunnel)是能人工产生和控制气流，以模拟飞行器或物体周围气体的流动，并可量度气流对物体的作用以及观察物理现象的一种管道状实验设备，它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具。风洞实验是飞行器研制工作中的一个不可缺少的组成部分。它不仅在航空和航天工程的研究和发展中起着重要作用，随着工业空气动力学的发展，在航海、交通运输、房屋建筑、风能利用等领域更是不可或缺的。声学风洞(亦称为消声风洞)是用于气动-声学试验的特殊风洞设施，通过降低风洞试验段的背景噪声，用于气动环境条件下开展声学试验，可同时测量空气动力学参数和声学参数。声学风洞的基本型式分为回流式(闭口式)和直流式(开口式)两种。
风洞声学试验是开展气动噪声产生机理研究的重要手段，也是验证气动降噪优化设计最直接、有效的方法。气动声学试验最主要的目的是精确地测定出气动噪声源产生的区域，并测得声音的频谱和声音的强度(如声压级)的空间分布，为噪声控制和降噪处理提供技术支持。风洞声学试验一般需要声学测量***开展声学参数的测量。
完整的声学测量***的主要由传声器(通常为声压传感器或声强传感器)、传感器安装装置(如阵列架)、多路并行数据采集设备和测量分析软件等构成。其中，传声器分布在阵列架上，用于获取空间中的声音信号；而数据采集设备则将传声器输出的电信号转换为可供计算机存储和处理的数字信号；测量处理软件运行在测量分析计算机上，用于实现采集设备的控制与通信，同时完成试验数据的处理和结果输出等功能。
虽然传感器、数据采集设备和测量分析软件是测量***中的关键部分，但是传感器安装装置对传感器的使用也有重要影响，特别是在风洞中，当风洞中气流速度较高时，传感器的安装状态受到气流扰动的影响，会干扰传感器的使用，包括传感器在气流中的抖动、传感器固定装置在气流作用下产生的次生噪声等，会极大地影响传感器测量数据的准确性和有效性。目前传感器安装装置大多采用固定式的阵列架或移动式支架两种形式。阵列架固定情况较好，通常安装在风洞中被测试件下方。阵列架往往尺寸大、成本高、安装困难，特别是测量试件侧面的流场或声场时，重量大的阵列架安装和固定都很困难，而且对流场也会产生不利的影响。另外，阵列架一旦安装固定后，要通过它的移动改变传感器的位置，往往较为困难，限制了试验测量点的增加和改变。移动式支架，虽然很轻便，可根据需要在不同位置点布置传感器。但是移动式支架往往稳定性较差，特别是在比较大的风洞中，测点位置通常较高，移动式支架在大的气流中常常难以固定，即使支架能够固定，但是安装在移动式支架上的传感器在大的气流中往往抖动很厉害，根本无法测量得到有效的数据。另外，移动式支架本身会对风洞中的流场和声场产生不利影响，其本身需要做声学处理，提高了其使用成本。
三、发明内容
为克服现有的两种传感器安装装置的问题，本发明设计了一种新的声学风洞试验用传感器安装装置，称为钢丝网阵列装置，主要用于声学风洞中试件侧面传感器的安装定位，如图 1和图2所示。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用钢丝网阵列形式，由钢丝绳、连接杆、固定螺栓和钢丝绳收紧器组成，其中连接杆一端与固定螺栓连接，一端与钢丝绳或钢丝绳收紧器连接；固定螺栓可以预先安装在风洞试验段的墙面内，也可以根据需要临时安装；钢丝绳与连接杆安装完毕后，用钢丝绳收紧器收紧，达到需要的张紧程度后，用细钢丝或扎带将钢丝绳交叉点固定。该装置可以用于风洞中声场及流场特性测量时传感器的安装，特别是侧向的声场或流场。
本发明的有益效果是：(1)重量轻，仅有钢丝绳及连接杆、钢丝绳收紧器的重量，相对现有的传感器阵列架重量大大减小；(2)安装简单，只需预先留有安装接口，钢丝网阵列装置的安装和拆卸都很简便；(3)对流场和声场影响小，由于钢丝网阵列装置本身尺度小，对流场和声场都不会造成很大影响；(4)成本低，钢丝网阵列装置由于本身的声反射面积很小，基本可以忽略，所以不用做特别的声学处理，而且该装置构成简单，所需的钢丝绳及其连接杆等装置成本都很低；(5)功能扩展性强，只需增加钢丝绳数量就可以构成多网状测点，并可根据需要在钢丝网中间任意增加测点数量，具有很好的功能扩展性。
四、附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是一维钢丝网阵列装置安装示意的俯视图，图2是一维钢丝网阵列装置安装示意的 A-A截面图。图1和图2同时也是实施例一，反映了一维线阵方式布置传感器时所采用的钢丝网阵列装置形式。图1和图2中(1)连接杆，(2)钢丝绳，(3)传感器安装位置，(4)吸声尖劈，(5)被测试件，(6)风洞入口段，(7)风洞扩散段。
图3是安装用连接杆示意图。图中(1)安装杆，(2)安装杆拧紧螺栓，(3)连接环，(4)连接环拧紧螺栓，(5)膨胀螺栓，(6)墙面
图4是钢丝绳示意图。图中(1)钢丝绳，(2)钢丝绳连接环，(3)钢丝绳卡箍，(4)钢丝绳收紧器
图5是测点位置处传感器与钢丝绳安装示意图。图中(1)传感器，(2)横向钢丝绳，(3) 垂向钢丝绳，(4)传感器与钢丝绳绑扎装置。
图6是二维钢丝网阵列装置安装示意的俯视图，图7是二维钢丝网阵列装置安装示意的 A-A截面图。图6和图7同时也是实施例二，反映了二维平面阵方式布置传感器时所采用的钢丝网阵列装置形式。图6和图7中(1)连接杆，(2)钢丝绳，(3)传感器安装位置，(4) 吸声尖劈，(5)被测试件，(6)风洞入口段，(7)风洞扩散段。
图8是三维钢丝网阵列装置安装示意的俯视图，图9是三维钢丝网阵列装置安装示意的 A-A截面图。图8和图9同时也是实施例三，反映了三维空间阵方式布置传感器时所采用的钢丝网阵列装置形式。图8和图9中(1)连接杆，(2)钢丝绳，(3)传感器安装位置，(4) 吸声尖劈，(5)被测试件，(6)风洞入口段，(7)风洞扩散段。
图10是钢丝网阵列装置增加测点示意的俯视图，图11是钢丝网阵列装置增加测点示意的A-A截面图。图10和图11同时也是实施例四，反映了在三维空间阵方式布置传感器的基础上在其他一维线阵、二维平面和三维空间位置增加测点时，所采用的钢丝网阵列装置形式。图10和图11中(1)连接杆，(2)钢丝绳，(3)传感器安装位置，(4)吸声尖劈，(5)被测试件，(6)风洞入口段，(7)风洞扩散段，(8)增加测点的方式一，(9)增加测点的方式二， (10)增加测点的方式三，(11)增加测点的方式四，(12)增加测点所需的钢丝绳。
五、具体实施方式
实施例一(一维钢丝网整列装置)
在图1和图2所示的实施例一中，反映了一维线阵方式布置传感器时所采用的钢丝网阵列装置形式。钢丝网阵列装置由连接杆(1)和钢丝绳(2)组成，其中连接杆需要有一定的长度，略高于吸声尖劈(4)。钢丝网阵列装置安装完毕后，可以在测点位置(3)安装所需要的传感器，例如声压传感器。实施例一中，一共有5个测点位置可供安装传感器，构成一维线阵布置形式，可以测量与风洞轴线平行位置处的各种信号数据，例如声压信号。具体连接方式如图3～图5所示。
图3所示的安装用连接杆示意图中，安装杆(1)一端通过安装杆拧紧螺栓(2)与墙面 (6)内预先安装的固定螺栓(5)(可以采用膨胀螺栓)连接，并将连接杆固定，另一端与连接环(3)通过连接环拧紧螺栓(4)连接，用于安装钢丝绳。
图4所示的钢丝绳示意图中，钢丝绳(1)两端通过钢丝绳连接环(2)分别与连接杆和钢丝绳收紧器(4)连接，或者都与钢丝绳收紧器(4)连接，并通过钢丝绳卡箍将钢丝绳(1)锁住。如果钢丝绳(1)只有一端连接有钢丝绳收紧器(4)，则钢丝绳收紧器还需要和连接杆再连接，连接完毕后，通过钢丝绳收紧器(4)收紧钢丝绳防止钢丝绳(1)松弛。如果钢丝绳(1)两端都连接钢丝绳收紧器(4)，则两个钢丝绳收紧器(4)分别与两个连接杆连接后再同时收紧钢丝绳(1)。
图5所示的测点位置处传感器与钢丝绳安装示意图中，横向钢丝绳(2)与垂向钢丝绳(3) 相互交叉，两者的交叉点用于安装传感器(1)，通过传感器与钢丝绳绑扎装置(4)将传感器 (1)与横向钢丝绳(2)和垂向钢丝绳(3)同时连接固定。传感器与钢丝绳绑扎装置(4) 可以采用简单的形式，例如扎带、细绳、铁丝等，也可以专门设计一种类似于建筑施工脚手架上钢管连接装置的形式，在本发明中不做专门设计。
钢丝绳(2)可以根据需要选用不同规格，本实施例中选用3mm双捻(多股)不锈钢钢丝绳。
实施例二(二维钢丝网整列装置)
在图6和图7所示的实施例二中，反映了二维平面阵方式布置传感器时所采用的钢丝网阵列装置形式。钢丝网阵列装置由连接杆(1)和钢丝绳(2)组成，其中连接杆需要有一定的长度，略高于吸声尖劈(4)。钢丝网阵列装置安装完毕后，可以在测点位置(3)安装所需要的传感器。实施例二中，一共有5×5＝25个测点位置可供安装传感器，构成二维平面阵布置形式，可以测量与风洞轴线平行的平面位置处的各种信号数据。
实施例三(三维钢丝网整列装置)
在图8和图9所示的实施例三中，反映了三维空间阵方式布置传感器时所采用的钢丝网阵列装置形式。钢丝网阵列装置由连接杆(1)和钢丝绳(2)组成，其中连接杆需要有一定的长度，略高于吸声尖劈(4)。钢丝网阵列装置安装完毕后，可以在测点位置(3)安装所需要的传感器。实施例三中，一共有5×5×3＝75个测点位置可供安装传感器，构成三维空面阵布置形式，可以测量与风洞轴线侧面空间场中的各种信号数据。
实施例四(增加测点)
图10和图11是钢丝网阵列装置增加测点示意图(同时也是实施例四)，反映了在三维空间阵方式布置传感器的基础上在其他一维线阵、二维平面和三维空间位置增加测点时，所采用的钢丝网阵列装置形式。钢丝网阵列装置由连接杆(1)和钢丝绳(2)组成，其中连接杆需要有一定的长度，略高于吸声尖劈(4)。钢丝网阵列装置安装完毕后，可以在测点位置(3) 安装所需要的传感器。实施例四中，在原有的测点位置基础上，可以根据需要按多种方式增加测点，图10和图11中提供了四种增加测点的方式。该实施例也说明了钢丝网阵列装置具有很好的功能拓展性。
Claims (4)
1.一种声学风洞试验用传感器安装装置，采用钢丝网阵列形式，由钢丝绳、连接杆、固定螺栓和钢丝绳收紧器组成，其中连接杆一端与固定螺栓连接，一端与钢丝绳或钢丝绳收紧器连接；固定螺栓可以预先安装在风洞试验段的墙面内，也可以根据需要临时安装；钢丝绳与连接杆安装完毕后，用钢丝绳收紧器收紧，达到需要的张紧程度后，用细钢丝或扎带将钢丝绳交叉点固定，该装置可以用于风洞中声场及流场特性测量时传感器的安装。
2.根据权利要求1所述的声学风洞试验用传感器安装装置，其特征是：在钢丝绳交叉点处安装传感器，钢丝绳本身尺寸小、重量轻，对风洞中的流场和声场的影响很小，钢丝绳也不需要做特殊的声学处理，成本较低。
3.根据权利要求1所述的声学风洞试验用传感器安装装置，其特征是：钢丝绳的布置可以采用一维线阵、二维平面阵、三维空间阵以及钢丝绳之间增加测点的多种形式安装传感器，功能拓展性好。
4.根据权利要求1所述的声学风洞试验用传感器安装装置，其特征是：固定螺栓可以预先安装在风洞试验段的墙面内，也可以根据需要临时安装，该装置只需要将连接杆与固定螺栓连接，再将连接杆与连接钢丝绳、钢丝收紧器连接，即可安装传感器，安装简便。
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| CN110320000A (zh) * | 2018-03-29 | 2019-10-11 | 中国人民解放军海军工程大学 | 一种声学风洞试验用传感器安装装置 |
| CN111024360A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-04-17 | 中国空气动力研究与发展中心 | 一种判断进气道起动状态的空间丝线流动显示方法及*** |
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