一种低气压下风速标定系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低气压风速标定系统，包括模拟容器及设置于所述模拟容器内的基准风速模块和待标定风速模块，以及设置于所述模拟容器外部的第一测量模块、第二测量模块和控制模块；基准风速模块包括基准风速传感器以及与其相连接的第一移动机构，控制模块控制所述第一移动机构带动基准风速传感器沿模拟容器径向移动，第一测量模块用于测量所述基准风速传感器的风速大小；待标定风速模块包括待标定风速传感器以及与其相连接的第二移动机构，控制模块控制所述第二移动机构带动所述待标定风速传感器沿自身轴旋转，第二测量模块用于测量所述待标定风速传感器的风速矢量。本申请结构简单、可靠性高，可满足低气压下中高风速的标定要求。

A wind speed calibration system at low pressure

The invention discloses a low-pressure wind speed calibration system, which comprises a simulation vessel, a reference wind speed module and a wind speed module to be calibrated which are arranged in the simulation vessel, a first measurement module, a second measurement module and a control module which are arranged outside the simulation vessel; the basic wind speed module comprises a reference wind speed sensor and a first moving mechanism connected with it, and controls The first measurement module is used to measure the wind speed of the reference wind speed sensor; the wind speed module to be calibrated includes the wind speed sensor to be calibrated and the second moving mechanism connected with it; the control module controls the second moving mechanism to drive the wind speed sensor to be calibrated along the self The second measurement module is used for measuring the wind speed vector of the wind speed sensor to be calibrated. The application has simple structure and high reliability, and can meet the calibration requirements of medium and high wind speed under low pressure.

【技术实现步骤摘要】
一种低气压下风速标定系统
本专利技术涉及航天器、航空器地面试验
，特别涉及一种低气压风速标定系统。
技术介绍
随着航空航天任务的多样化，行星探测、平流层是未来发展的方向之一，为了达到系统性能验证、模型修正、早期故障筛除等目的，需要对低气压环境进行模拟和测量，尤其是需要对风速进行精确测量、对风速传感器进行标定，而低气压下的基准风速传感器是制约低气压下风速传感器标定的关键难题之一。目前在低气压下，工业用风速传感器均存在一些问题，热式风速仪使用基于对流换热的原理进行测量，在低气压下由于对流换热特性发生改变，无法作为基准源使用；超声传感器存在声速仅随温度变化的优点，但在低气压下存在换能器效率低下，超声信号衰减快等问题，难以直接应用，同时其体积较大，难以在有限的测试空间使用；基于动压的测量可以作为基准源，但其对压力测量的精度要求较高；流量计在常压下可以精确测量，但对测量压力具有要求，需要在设计时考虑其压力范围。对于低气压下的风速标定问题，目前火星车试验中使用了基于旋转的风速标定系统，风速最大可达20m/s，NASA使用了类似的方案，但风速范围较低，部分文献中使用了闭式风洞的方案，但往往速度较低，在小猎犬项目中使用了开式风洞的方法，但存在操作复杂，依靠人员经验较严重等问题。即目前低气压下的风速标定方法，可以满足火星低层大气的压力模拟需求，但对于火星高层大气、平流层等中高风速气流则无法满足标定要求。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种低气压风速标定系统，目的为解决现有技术无法满足低气压下对中高风速的标定。本专利技术提供了一种低气压风速标定系统，包括：模拟容器及设置于所述模拟容器内的基准风速模块和待标定风速模块，以及设置于所述模拟容器外部的第一测量模块、第二测量模块和控制模块；所述基准风速模块包括基准风速传感器以及与其相连接的第一移动机构，所述控制模块控制所述第一移动机构带动所述基准风速传感器沿所述模拟容器径向移动，所述第一测量模块用于测量所述基准风速传感器的风速大小；所述待标定风速模块包括待标定风速传感器以及与其相连接的第二移动机构，所述控制模块控制所述第二移动机构带动所述待标定风速传感器沿自身轴旋转，所述第二测量模块用于测量所述待标定风速传感器的风速矢量。进一步的，所述模拟容器内部还设有与所述模拟容器相连接的风场均匀装置，所述风场均匀装置包括导流渐缩段以及依次设置在所述导流渐缩段内部的导流盘和整流栅。进一步的，所述基准风速模块和所述待标定风速模块均位于所述导流渐缩段的出口端。进一步的，所述模拟容器上还设有容器法兰及设置在所述容器法兰上的气密电连接器，所述第一移动机构和所述第二移动机构分别通过所述气密电连接器与所述控制模块电连接，所述基准风速传感器通过所述气密电连接器与所述第一测量模块电连接，所述待标定风速传感器通过所述气密电连接器与所述第二测量模块电连接。进一步的，所述基准风速传感器为皮托管，所述第一测量模块为微压传感器。进一步的，所述待标定风速传感器为双线型热线风速仪。进一步的，所述模拟容器的入口端还设有进气装置，所述进气装置包括进气管路以及设置于所述进气管路端部的供气单元和气压控制单元、设置于所述进气管路上的空气支路，依次设置于进气管路上所述空气支路与所述模拟容器之间的流量计、第一开度阀，所述气压控制单元包括气囊及监测所述气囊压力的压力表。进一步的，所述流量计用于测量进入所述模拟容器的气体流量，根据所述气体流量计算所述模拟容器的内部风速。进一步的，根据所述第一测量模块测量的所述基准风速传感器的风速控制所述第一开度阀以调整所述模拟容器的内部风速达到预设风速。进一步的，所述模拟容器的出口端设有抽气装置，所述抽气装置包括抽气管路以及设置于所述抽气管路上的空气支路、设置于所述抽气管路端部的粗抽机组和设置于所述空气支路上的第二开度阀，所述模拟容器上还设有压力表，所述压力表用于对所述模拟容器的内部压力进行测量，根据所述压力表的数值控制所述第二开度阀以调整模拟容器的内部压力达到预设压力。本申请提供的低气压风速标定系统，结构简单、成本低、可靠性强。该系统中模拟容器内包括基准风速模块和待标定风速模块，基准风速模块通过第一测量模块实现风速大小的精确测量，通过控制模块可控制第一移动机构带动基准风速传感器沿模拟容器径向移动，以减小对待标定传感器的遮挡；待标定风速模块通过控制模块控制第二移动机构带动待标定风速传感器转动至不同角度，并通过第二测量模块实现风向的标定。本风速标定系统在低气压下对中高风速的环境具有稳定的模拟能力，并且该系统可广泛应用于各类风速传感器的低气压标定中，满足了相关航天器试验和测试需求。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术实施例提供的低气压风速标定系统的平面示意图；图2为本专利技术实施例提供的低气压风速标定系统中基准风速传感器和待标定传感器的安装示意图；附图标记：101模拟容器、102导流渐缩段、103导流盘、104整流栅、105第二移动机构、106移动机构控制线缆、107待标定风速传感器、108容器内线缆、109抽气管路、110空气支路、111粗抽机组、112第二开度阀、113空气入口、114容器外线缆、115第二测量模块、116第二测量模块数据线、117计算机、118第一测量模块数据线、119第一测量模块、120连接管路、121移动机构驱动器控制线缆、122移动机构驱动器、123容器法兰、124连接管路、125线缆、126第一移动机构、127基准风速传感器、128第一开度阀、129进气管路、130空气支路、131供气单元、132供气单元控制阀、133气囊、134压力表、135气囊出气管路、136流量计、137压力表、138基准风速模块、139待标定风速模块、140控制模块、141风场均匀装置、201第一组热丝支架、202第二组热丝支架、203第一组热丝、204第二组热丝、205基准风速传感器。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。对于低气压下的风速标定问题，目前火星车试验中使用了基于旋转的风速标定系统，风速最大可达20m/s，NASA使用了旋转标定的方案，但风速范围较低，部分文献中使用了闭式风洞的方案，但往往速度较低，在小猎犬项目中使用了开式风洞的方法，但存在操作复杂，依靠人员经验较严重等问题。即目前低气压下的风速标定方法，可以满足火星低层大气的压力模拟需求，但对于火星高层大气、平流层等中高风速气流则无法满足标定要求。基于此，本申请提出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低气压风速标定系统，其特征在于，包括：/n模拟容器及设置于所述模拟容器内的基准风速模块和待标定风速模块，以及设置于所述模拟容器外部的第一测量模块、第二测量模块和控制模块；/n所述基准风速模块包括基准风速传感器以及与其相连接的第一移动机构，所述控制模块控制所述第一移动机构带动所述基准风速传感器沿所述模拟容器径向移动，所述第一测量模块用于测量所述基准风速传感器的风速大小；/n所述待标定风速模块包括待标定风速传感器以及与其相连接的第二移动机构，所述控制模块控制所述第二移动机构带动所述待标定风速传感器沿自身轴旋转，所述第二测量模块用于测量所述待标定风速传感器的风速矢量。/n

【技术特征摘要】
1.一种低气压风速标定系统，其特征在于，包括：
模拟容器及设置于所述模拟容器内的基准风速模块和待标定风速模块，以及设置于所述模拟容器外部的第一测量模块、第二测量模块和控制模块；
所述基准风速模块包括基准风速传感器以及与其相连接的第一移动机构，所述控制模块控制所述第一移动机构带动所述基准风速传感器沿所述模拟容器径向移动，所述第一测量模块用于测量所述基准风速传感器的风速大小；
所述待标定风速模块包括待标定风速传感器以及与其相连接的第二移动机构，所述控制模块控制所述第二移动机构带动所述待标定风速传感器沿自身轴旋转，所述第二测量模块用于测量所述待标定风速传感器的风速矢量。


2.根据权利要求1所述的低气压风速标定系统，其特征在于，所述模拟容器内部还设有与所述模拟容器相连接的风场均匀装置，所述风场均匀装置包括导流渐缩段以及依次设置在所述导流渐缩段内部的导流盘和整流栅。


3.根据权利要求2所述的低气压风速标定系统，其特征在于，所述基准风速模块和所述待标定风速模块均位于所述导流渐缩段的出口端。


4.根据权利要求1所述的低气压风速标定系统，其特征在于，所述模拟容器上还设有容器法兰及设置在所述容器法兰上的气密电连接器，所述第一移动机构和所述第二移动机构分别通过所述气密电连接器与所述控制模块电连接，所述基准风速传感器通过所述气密电连接器与所述第一测量模块电连接，所述待标定风速传感器通过所述气密电连接器与所述第二测量模块电连接。


5....

【专利技术属性】
技术研发人员：李西园，尹晓芳，赵志纲，王晶，高庆华，肖福根，李琼，吴滨，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11