一種飛行器結(jié)構(gòu)件運(yùn)行監(jiān)護(hù)裝置的制造方法
【專利摘要】一種飛行器結(jié)構(gòu)件運(yùn)行監(jiān)護(hù)裝置，是利用熱導(dǎo)池技術(shù)測量氣體流量變化，記錄飛行器結(jié)構(gòu)件運(yùn)行過程中受力狀況的氣體傳感裝置，其技術(shù)屬于傳感器領(lǐng)域，其特征是由高壓氣源、傳感探頭和熱導(dǎo)池三部分構(gòu)成。采用氣體傳感技術(shù)設(shè)計(jì)的飛行器結(jié)構(gòu)件運(yùn)行監(jiān)護(hù)裝置，能夠解決通常采用電子元器件傳感器或金屬導(dǎo)線作為傳感器，在測量、記錄、監(jiān)護(hù)飛行器結(jié)構(gòu)件在運(yùn)行過程中受力狀況時(shí)，存在的傳感器與飛行器內(nèi)置的電子設(shè)備相互干擾問題，及其響應(yīng)區(qū)間狹窄的問題，適用于高速飛行器研發(fā)、設(shè)計(jì)與制造行業(yè)。
【專利說明】
一種飛行器結(jié)構(gòu)件運(yùn)行監(jiān)護(hù)裝置
1、
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]—種飛行器結(jié)構(gòu)件運(yùn)行監(jiān)護(hù)裝置，是利用熱導(dǎo)池技術(shù)測量氣體流量變化，記錄飛行器結(jié)構(gòu)件運(yùn)行過程中受力狀況的氣體傳感裝置，其技術(shù)屬于傳感器領(lǐng)域。
2、
【背景技術(shù)】
[0002]在飛行器高速運(yùn)動時(shí)，其結(jié)構(gòu)件在外力作用下會發(fā)生振動、變形、甚至斷裂。因此測量、記錄、監(jiān)護(hù)飛行器結(jié)構(gòu)件在運(yùn)行過程中受力狀況，是研發(fā)、設(shè)計(jì)飛行器的重要環(huán)節(jié)，也是保障飛行器安全的重要措施。通常采用電子元器件傳感器或金屬導(dǎo)線采集飛行器結(jié)構(gòu)件受力數(shù)據(jù)，但是存在傳感器與飛行器內(nèi)置的電子設(shè)備相互干擾及其響應(yīng)區(qū)間狹窄的問題。采用氣體傳感技術(shù)設(shè)計(jì)的飛行器結(jié)構(gòu)件運(yùn)行監(jiān)護(hù)裝置，能夠解決電子元器件傳感器存在的上述不足。本技術(shù)方案利用在外力作用下，彈性導(dǎo)氣管發(fā)生形變，改變導(dǎo)管內(nèi)氣流的導(dǎo)通截面，使導(dǎo)管內(nèi)的氣體流量及流速發(fā)生變化，甚至可以阻斷氣體流動的特性設(shè)計(jì)的傳感探頭，將結(jié)構(gòu)件表面或內(nèi)部的不同方向的壓力、剪切力、拉伸力轉(zhuǎn)換為氣體流量變化;利用氣體流量變化可以改變流動氣體傳熱量的特性，采用熱導(dǎo)池可以精確記錄導(dǎo)氣管內(nèi)氣體流量變化，從而可以獲取結(jié)構(gòu)件受力狀況。
3、【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]飛行器結(jié)構(gòu)件運(yùn)行監(jiān)護(hù)裝置由高壓氣源、傳感探頭和熱導(dǎo)池三部分構(gòu)成。高壓氣源用于提供一定流量和流速的氣體;傳感探頭用于將來自不同方向的外部作用力轉(zhuǎn)化為可傳遞、可測量的氣體流量變化;熱導(dǎo)池用于將氣體流量變化導(dǎo)致的溫度變化轉(zhuǎn)換為電子信息。
[0004]高壓氣源由高壓瓶裝氣體(1)、氣體減壓閥(2)、流量控制器(3)及準(zhǔn)剛性氣體導(dǎo)管
(4)構(gòu)成。采用高壓瓶裝氣體(I)經(jīng)過氣體減壓閥(2)減壓后，進(jìn)入流量控制器(3)，利于輸出保持流量恒定的氣流;采用由一定長度并在彎曲時(shí)內(nèi)徑不發(fā)生變化的準(zhǔn)剛性氣體導(dǎo)管(4)，利于將氣流導(dǎo)入位于被測試飛行器結(jié)構(gòu)件指定部位的傳感探頭，氣流經(jīng)過傳感探頭內(nèi)部的彈性氣體導(dǎo)管(5)后，通過另外一段氣體導(dǎo)管(4)導(dǎo)入熱導(dǎo)池。
(0005)傳感探頭由彈性氣體導(dǎo)管(5)、波浪狀彈簧片(6)、U形拉索(7)、方柱形彈性外殼
(8)及傳感探頭固定件(9)構(gòu)成。傳感探頭的彈性氣體導(dǎo)管(5)、波浪狀彈簧片(6)、U形拉索
(7)、均安置在方柱形彈性外殼(8)內(nèi)；彈性氣體導(dǎo)管(5)位于方柱形彈性外殼(8)中軸線上，分別與方柱形彈性外殼(8)的兩個(gè)正方形截面外側(cè)的氣體導(dǎo)管(4)接通;兩片波浪狀彈簧片
(6)沿彈性氣體導(dǎo)管(5)軸線方向?qū)椥詺怏w導(dǎo)管(5)夾在中間；兩條U形拉索(7)分別位于波浪狀彈簧片(6)中軸線外側(cè)，U形拉索(7)兩端分別固定于方柱形彈性外殼(8)兩側(cè)的氣體導(dǎo)管(4)截面內(nèi)；兩個(gè)傳感探頭固定件(9)分別安裝在方柱形彈性外殼(8)兩側(cè)的氣體導(dǎo)管
(4)上，用于將傳感探頭彈性外殼(8)兩端的氣體導(dǎo)管(4)固定于飛行器結(jié)構(gòu)件測試部位上。
[0006]熱導(dǎo)池由長方體金屬池體(12)及其內(nèi)部的氣體通道(13)、位于氣體通道(13)中段的電熱絲(10)、位于氣體通道(13)末段的熱敏電阻(11)、連接氣體通道(13)末端的排氣管(16)、位于長方體金屬池體(12)外部的電熱絲電源(14)及電子信息處理器(15)構(gòu)成。采用金屬銅制作熱導(dǎo)池體(12)并在其內(nèi)部設(shè)置的氣體通道(13)內(nèi)安裝電熱絲(10)，利于在氣體通道(13)內(nèi)建立溫度平衡環(huán)境體系；采用可調(diào)電壓的直流電源作為電熱絲電源(14)、利于調(diào)控電熱絲(10)輸出功率及熱導(dǎo)池靈敏度;采用在氣體通道(13)內(nèi)安置熱敏電阻(11)，利于將流經(jīng)氣體通道(13)的氣體流量變化造成的溫度上升信息轉(zhuǎn)換為電訊號;采用配置顯示和報(bào)警功能的微型電腦電子信息處理器(15)，利于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化管理;采用排氣管(16)，利于將流出氣體通道(13)的氣體排放到熱導(dǎo)池外部。
[0007]采用電熱絲電源(14)和流量控制器(3)，對電熱絲(10)輸出功率和氣體流量進(jìn)行匹配，將飛行器結(jié)構(gòu)件運(yùn)行監(jiān)護(hù)裝置靈敏度調(diào)整到最佳狀態(tài)。
4、
【附圖說明】
[0008]圖1是飛行器結(jié)構(gòu)件運(yùn)行監(jiān)護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2是傳感探頭垂直剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖3是傳感探頭結(jié)構(gòu)分解圖。
5、
【具體實(shí)施方式】
[0011 ]飛行器結(jié)構(gòu)件運(yùn)行監(jiān)護(hù)裝置具體實(shí)施優(yōu)化方案是:
[0012]采用氦氣作為高壓瓶裝氣體(I)，高壓氦氣經(jīng)過氣體減壓閥(2)減壓后，進(jìn)入流量控制器(3)成為流量恒定的氣流，由一定長度的、可彎曲的、外徑為5毫米、內(nèi)徑為I毫米的厚壁尼龍材質(zhì)的氣體導(dǎo)管(4)將氣流導(dǎo)入傳感探頭，氣流經(jīng)過傳感探頭內(nèi)部彈性氣體導(dǎo)管(5)后，由氣體導(dǎo)管(4)導(dǎo)入熱導(dǎo)池。
[0013]采用約0.2毫米厚度的鋼片制作邊長為5毫米，即與氣體導(dǎo)管(4)外徑相等的正方形截面的方柱形傳感探頭的彈性外殼(8)，其長度可以根據(jù)飛行器結(jié)構(gòu)件測試部位來確定。采用厚度約0.1毫米、寬度略小于彈性外殼(8)邊長的鋼片制作高度約1.5毫米、長度略小于傳感探頭的彈性外殼(8)的波浪狀彈簧片(6)。采用采用橡膠材質(zhì)制作內(nèi)徑I毫米、外徑2毫米、長度與傳感探頭的彈性外殼(8)相等的彈性氣體導(dǎo)管(5)。采用直徑約0.1毫米的鋼絲作為U形拉索(7)。將拉索(7)呈U形穿入波浪狀彈簧片(6)外側(cè)。將兩個(gè)波浪狀彈簧片(6)分別安置在傳感探頭的彈性外殼(8)內(nèi)，將彈性氣體導(dǎo)管(5)兩端分別與氣體導(dǎo)管(4)接通后，安置在彈性外殼(8)內(nèi)兩個(gè)波浪狀彈簧片(6)之間。然后將拉索(7)兩端分別固定在相鄰的氣體導(dǎo)管(4)端口。采用鋁合金制作傳感探頭的固定件(9)，并安裝在方柱形彈性外殼(8)兩側(cè)的氣體導(dǎo)管(4)上，用于將傳感探頭彈性外殼(8)兩端的氣體導(dǎo)管(4)固定于飛行器結(jié)構(gòu)件測試部位上。
[0014]當(dāng)方柱形彈性外殼(8)因受到外部縱向壓力壓迫產(chǎn)生形變時(shí)，位于方柱形彈性外殼(8)下面的波浪狀彈簧片(6)對彈性氣體導(dǎo)管(5)兩側(cè)的形成擠壓力，波浪狀彈簧片(6)的波浪形狀可使彈性氣體導(dǎo)管(5)多處發(fā)生彎曲，可以造成彈性氣體導(dǎo)管(5)內(nèi)氣體流通量減小或斷流；當(dāng)位于傳感探頭兩側(cè)的固定件(9)，因受到軸向拉伸力作用相互距離增大時(shí)，彈性外殼(8)兩側(cè)的氣體導(dǎo)管(4)之間距離亦同步增大，波浪狀彈簧片(6)外側(cè)的U形拉索(7)被氣體導(dǎo)管(4)拉平、拉直過程中，壓迫波浪狀彈簧片(6)向內(nèi)側(cè)移動，構(gòu)成對彈性氣體導(dǎo)管
(5)的擠壓，造成彈性氣體導(dǎo)管(5)內(nèi)氣體流通量減小或斷流；當(dāng)位于傳感探頭兩側(cè)的固定件(9)，因受到軸向壓縮力作用相互距離縮小時(shí)，彈性外殼(8)兩側(cè)的氣體導(dǎo)管(4)之間距離同步縮小，壓迫彈性外殼(8)兩側(cè)，使波浪狀彈簧片(6)收縮，導(dǎo)致波浪狀彈簧片(6)的波峰高度增加，在彈性外殼(8)約束下只能向內(nèi)側(cè)延伸，可構(gòu)成對彈性氣體導(dǎo)管(5)的擠壓，造成彈性氣體導(dǎo)管(5)內(nèi)氣體流通量減小或斷流；當(dāng)彈性外殼(8)受到縱向剪切力作用時(shí)，彈性外殼(8)內(nèi)的波浪狀彈簧片(6)彎曲，構(gòu)成交錯(cuò)的的波浪形狀，可使彈性氣體導(dǎo)管(5)發(fā)生多處彎曲，導(dǎo)致彈性氣體導(dǎo)管(5)內(nèi)氣體流通量減小或斷流。所以，傳感探頭可以將縱向壓力及剪切力、軸向拉伸力及收縮力變化轉(zhuǎn)換為氣體流通量的變化，解決飛行器結(jié)構(gòu)件受力狀況傳感問題。
[0015]由傳感探頭流出的氣體因受到外力作用流量及流速已發(fā)生改變，進(jìn)入熱導(dǎo)池內(nèi)部的氣體通道(13)時(shí)，由于進(jìn)入氣體通道(13)內(nèi)氣體流量及流速比較低，氣體通道(13)內(nèi)電熱絲(10)產(chǎn)生的熱量不能迅速流出氣體通道(13)，破壞了由電熱絲(10)、金屬池體(12)及恒定流量氣體構(gòu)成的溫度平衡體系，致使氣體通道(13)溫度升高，與此同時(shí)熱敏電阻(11)將氣體通道(13)的溫度變化信息輸送至電子信息處理器(15)，經(jīng)處理的信息將被實(shí)時(shí)記錄、顯示和監(jiān)護(hù)。達(dá)到或超過設(shè)定閾限時(shí)，電子信息處理器(15)能夠發(fā)出報(bào)警信息。
[0016]采用可調(diào)電壓的直流電源作為電熱絲電源(14)、利于調(diào)控電熱絲(10)輸出功率。電子信息處理器(15)由配置顯示和報(bào)警功能的微型電腦構(gòu)成，利于網(wǎng)絡(luò)化管理。通過調(diào)節(jié)電熱絲電源(14)和流量控制器(3)，對電熱絲(10)輸出功率和氣體流量進(jìn)行匹配，將飛行器結(jié)構(gòu)件運(yùn)行監(jiān)護(hù)裝置靈敏度調(diào)整到最佳狀態(tài)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種飛行器結(jié)構(gòu)件運(yùn)行監(jiān)護(hù)裝置，是利用熱導(dǎo)池技術(shù)測量氣體流量變化，記錄飛行器結(jié)構(gòu)件運(yùn)行過程中受力狀況的氣體傳感裝置，其特征是由高壓氣源、傳感探頭和熱導(dǎo)池三部分構(gòu)成；高壓氣源用于提供一定流量和流速的氣體;傳感探頭用于將來自不同方向的外部作用力轉(zhuǎn)化為可傳遞、可測量的氣體流量變化;熱導(dǎo)池用于將氣體流量變化導(dǎo)致的溫度變化轉(zhuǎn)換為電子信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器結(jié)構(gòu)件運(yùn)行監(jiān)護(hù)裝置，其特征是高壓氣源由高壓瓶裝氣體(I)、氣體減壓閥(2)、流量控制器(3)及準(zhǔn)剛性氣體導(dǎo)管(4)構(gòu)成;采用高壓瓶裝氣體(I)經(jīng)過氣體減壓閥(2)減壓后，進(jìn)入流量控制器(3)，利于輸出保持流量恒定的氣流;采用由一定長度并在彎曲時(shí)內(nèi)徑不發(fā)生變化的準(zhǔn)剛性氣體導(dǎo)管(4)，利于將氣流導(dǎo)入位于被測試飛行器結(jié)構(gòu)件指定部位的傳感探頭，氣流經(jīng)過傳感探頭內(nèi)部的彈性氣體導(dǎo)管(5)后，通過另外一段氣體導(dǎo)管(4)導(dǎo)入熱導(dǎo)池。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器結(jié)構(gòu)件運(yùn)行監(jiān)護(hù)裝置，其特征是傳感探頭由彈性氣體導(dǎo)管(5)、波浪狀彈簧片(6)、U形拉索(7)、方柱形彈性外殼(8)及傳感探頭固定件(9)構(gòu)成；傳感探頭的彈性氣體導(dǎo)管(5)、波浪狀彈簧片(6)、U形拉索(7)、均安置在方柱形彈性外殼(8)內(nèi)；彈性氣體導(dǎo)管(5)位于方柱形彈性外殼(8)中軸線上，分別與方柱形彈性外殼⑻的兩個(gè)正方形截面外側(cè)的氣體導(dǎo)管(4)接通;兩片波浪狀彈簧片(6)沿彈性氣體導(dǎo)管(5)軸線方向?qū)椥詺怏w導(dǎo)管(5)夾在中間；兩條U形拉索(7)分別位于波浪狀彈簧片(6)中軸線外側(cè)，U形拉索(7)兩端分別固定于方柱形彈性外殼(8)兩側(cè)的氣體導(dǎo)管(4)截面內(nèi)；兩個(gè)傳感探頭固定件(9)分別安裝在方柱形彈性外殼(8)兩側(cè)的氣體導(dǎo)管(4)上，用于將傳感探頭彈性外殼(8)兩端的氣體導(dǎo)管(4)固定于飛行器結(jié)構(gòu)件測試部位上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器結(jié)構(gòu)件運(yùn)行監(jiān)護(hù)裝置，其特征是熱導(dǎo)池由長方體金屬池體(12)及其內(nèi)部的氣體通道(13)、位于氣體通道(13)中段的電熱絲(10)、位于氣體通道(13)末段的熱敏電阻(11)、連接氣體通道(13)末端的排氣管(16)、位于長方體金屬池體(12)外部的電熱絲電源(14)及電子信息處理器(15)構(gòu)成;采用金屬銅制作熱導(dǎo)池體(12)并在其內(nèi)部設(shè)置的氣體通道(13)內(nèi)安裝電熱絲(10)，利于在氣體通道(13)內(nèi)建立溫度平衡環(huán)境體系；采用可調(diào)電壓的直流電源作為電熱絲電源(14)、利于調(diào)控電熱絲(10)輸出功率及熱導(dǎo)池靈敏度;采用在氣體通道(13)內(nèi)安置熱敏電阻(11)，利于將流經(jīng)氣體通道(13)的氣體流量變化造成的溫度上升信息轉(zhuǎn)換為電訊號;采用配置顯示和報(bào)警功能的微型電腦電子信息處理器(15)，利于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化管理;采用排氣管(16)，利于將流出氣體通道(13)的氣體排放到熱導(dǎo)池外部。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器結(jié)構(gòu)件運(yùn)行監(jiān)護(hù)裝置，其特征是采用電熱絲電源(14)和流量控制器(3)，對電熱絲(10)輸出功率和氣體流量進(jìn)行匹配，將飛行器結(jié)構(gòu)件運(yùn)行監(jiān)護(hù)裝置靈敏度調(diào)整到最佳狀態(tài)。
【文檔編號】G01N25/20GK205581036SQ201620052807
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年1月19日
【發(fā)明人】劉南林
【申請人】劉南林