超音速风洞测压的系统统校

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1、维普资讯http://www.cqvip.comL[=)一年L／1995年12月宇航针测技术第15卷第6期超音速风洞测压的系统统校谭俊杰**徐琴＼／王福华摘风恫实验中经常遇到利用多台仪器测量同一物理量的问题．而各子系统之间的一致性是影响测试准确度的重要因素。就子系统之间的误差对测压实验结果的髟响进行了分析井介绍了统按方法。结果表明t子系统本身不确定度比较高，一般不低于o．1，而多十子系统的分散度相对比较盏。因此，利用多套子系统同时测量莱一物理量时，有必要进行系统统校I经过统按井作适当处理后，系统的准确度明显提高，实验结果也更趋合理。‘主童词型量，笔墨一＼／l2l引言风洞实验中经常

2、遇到利用多台仪器测量同一物理量的问题。例如甩若干台压力传感器同时校测风洞实验段流场或测试飞行器外表面的压力分布，有时被测对象的压力分布非常接近。因此，要求参加测试的所有压力传感器的准确度都很高而且参加测试的所有压力传感器之间的一致性很好。文献[1]中没有具体对传感器不确定度提出要求，仅给出了总压最大波动量要求达到的合格指标为：△p一为0．3，先进指标为：△p一为0．1，至于其它要求可以导出。现在，风洞中使用的压力传感器的静态不确定度一般为0．1％～0．2，因此要能满足指标要求必须采取一些措旋。另外，单靠压力传感器不能完成测压实验，它还需和压力传感器供电电源、直靖￡放大器、计算机采

3、样保持器、A／D转换器一起才能构成一个完整的压力测量系统。因此，最终所测的压力值的准确度是整个测压系统准确度的综合反映，即所测的压力值的准确与否不仅与压力传感器的准确度有关，而且与压力传感器供电电源、直流放大器、计算机采样保持器、A／D转换器的准确度密切相关。特别是进行多点压力测量时(指不使用压力扫描阀)更是如此。因此，在进行风洞实验前有必要对测试系统进行统校以保证测量的准确性。2子系统之间的误差分析南京理工大学HG一4超音速风洞常用的测量系统是由传感器(压力传感器、天平等)、收瞢日期I19950205返謦日期-19950925*国防科工委跨行业预研项目**南京理工大学．剐研究员

4、．210014—-40——维普资讯http://www.cqvip.com直流稳压稳流电源、多通道数据放大器、采样保持器、A／D转换器、CONTECIPc一80工业控制机组成的，典型的测压系统结构框图如图1所示。我们定义，由一台测压传感器，一个直流电源、一台直流数据放大器、工一台计算机采样保持采A／D业器、一台A／D转换器为样转桎一个测压子系统，而所开换■计有的子系统称为系统美鼍算为了进行子系统之机间的一致性分析，我们曾选用9套子系统进行考核。考核时用一台手摇真空泵同时对9个压围1删压系统结构框圈力传感器施加某一压力，然后用计算机采集数据并进行数据处理所得到的9个压力值的差异就反

5、映了9套子系统之间的误差分布。以某次统校为侧，给定的压力分别为64．29，52．93，46．68，31．86kPa，统控结果示于表1。衰1系统统技结果kPa删＼＼序号＼、、八12346789d-一1给定—64．2964．4664．5164．2664．1364．2364．3964．2164．2564．19o．34％52．时53．1853．1852．8352．6252．R252．8952．8652．9652．850．35％4日．6846．9647．0247246．52463546．7846．5346．6846．58m38％31．8632．1932．2732．9031．4231．623

6、1．9631．733l_8731．74o．38％从上表可以看出：1)子系统之间的分散度为0．36％左右，达不到测压不确定度的要求I2)在不同的给定压力下，各子系统之间的分散度基本相当，各子系统的误差均为线性变化的系统误差，即随着输入量的增加，子系统的输出误差按一定比倒增加。对于以上两点分析如下：a)假设某一子系统中的各个环节的误差为4(一1，2，3，⋯)，那么整个子系统的误差为△：I△J+}J+⋯(1)因此，子系统的误差一般都大于单个环节的误差。现有压力传感器不确定度为0．2％，稳压一41一／，，，维普资讯http://www.cqvip.com电源和放大器的不确定度一般在0．0

7、5％左右加上其它一些影响因素，整个系统的不确定度大于0．2％就不足为怪了。b)在不同压力下各子系统之间的分散度基本相当，说明各个子系统的线性度比较好，造成系统分散度的主要原因是各个子系统的系统误差而非偶然误差。系统误差可以方便地加以修正从表1第四行所列数据可以看到，在给定压力下，所测得的压力最大值和平均值之间相差0．44kPa，所测得的压力最小值和平均值之间相差0．41kPa。这样量级的误差对超音速测压实验的影响可作如下估计：HG一4风洞在M一2．0时，前室总压力为197kPa．