運動帆船帆翼無線壓力傳感器及壓力測試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及運動帆船帆翼無線壓力傳感器及壓力測試裝置，屬電子技術(shù)和流體力學領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]早期的帆翼空氣動力性能實驗只是進行了帆船帆翼整體空氣動力的測試，沒有進行帆翼迎風面和背風面的壓力分布測試，沒有分析帆翼周圍流場的流動細節(jié)。帆翼頂部和底部的流動分離、帆翼后帆邊的流動分離以及調(diào)帆過程中產(chǎn)生的流動分離等等。由于帆船帆翼是軟帆，在調(diào)帆或者搖帆過程中，帆翼的形狀隨著風載的不同而改變，同時變化的帆翼形狀又影響帆翼周圍的空氣流動分布。所以，進行帆船帆翼空氣動力性能分析時帆翼的流固耦合效應(yīng)不可忽視。所以需要進行在搖帆或者調(diào)帆過程中帆翼的迎風面和背風面的壓力測試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種工作狀態(tài)穩(wěn)定、對帆翼周圍流場影響較小的運動帆船帆翼無線壓力傳感器及壓力測試裝置。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，其技術(shù)解決方案為:
[0005]運動帆船帆翼無線壓力傳感器，由電容式壓力傳感器、電荷放大器、單片機最小系統(tǒng)、第一發(fā)送模塊、L狀單極天線、紐扣電池構(gòu)成，其特征在于:電容式壓力傳感器與電荷放大器連接，電荷放大器、第一發(fā)送模塊分別與單片機最小系統(tǒng)連接，L狀單極天線與第一發(fā)送模塊連接，紐扣電池為各器件提供電能。
[0006]利用所述的運動帆船帆翼無線壓力傳感器的壓力測試裝置，包括若干無線壓力傳感器、若干柔性測試板條、透明袋、數(shù)據(jù)采集器和PC機，其特征在于:所述若干無線壓力傳感器分別封裝在透明袋內(nèi)后再分別固定在若干柔性測試板條上，若干柔性測試板條分別固定在運動帆船帆翼四周上，數(shù)據(jù)采集器通過無線網(wǎng)絡(luò)分別與無線壓力傳感器和PC機傳輸
?目息O
[0007]所述數(shù)據(jù)采集器由另一單片機最小系統(tǒng)、接收模塊、存儲模塊、第二發(fā)送模塊、顯示模塊、電源組件組成，接收模塊、存儲模塊、第二發(fā)送模塊、顯示模塊分別連接到另一單片機最小系統(tǒng)，電源組件為各器件提供電能。
[0008]所述的每個柔性測試板條安裝至少一個無線壓力傳感器，在柔性測試板條的每個安裝無線壓力傳感器的附近加工一個固定圓孔。圓孔使帆翼一側(cè)的壓力(即背風側(cè))被送入傳感單元膜內(nèi)部，而帆翼另一側(cè)的壓力(即迎風側(cè))直接作用在膜外，實現(xiàn)帆翼迎風面和背風面的壓力測量。
[0009]為了盡可能減小安裝在帆翼上的無線壓力傳感器和柔性測試板條對帆翼周圍流場的影響，采用跟帆翼材料屬性接近的材料制作柔性測試板條。
[0010]采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明的無線壓力傳感器將采集到的帆翼迎風面和背風面的壓力數(shù)據(jù)通過第一發(fā)送模塊傳輸給數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器中的接收模塊接收分布在帆翼上所有的無線壓力傳感器的第一發(fā)送模塊發(fā)送的壓力數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集器將接收模塊接收的壓力數(shù)據(jù)存儲在存儲模塊中，顯示模塊實時顯示帆翼迎風面和背風面的壓力分布，數(shù)據(jù)采集器通過第二發(fā)送模塊將壓力數(shù)據(jù)傳輸給PC機，在PC機中通過Matlab軟件將數(shù)據(jù)進行處理，結(jié)合每個無線壓力傳感器位置的坐標，不僅可以繪制出整個帆翼面的壓力圖，還能分析帆翼周圍流場的流動細節(jié)，如帆翼頂部和底部的流動分離、帆翼后帆邊的流動分離以及調(diào)帆過程中產(chǎn)生的流動分離等等。
[0011]本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，測量數(shù)據(jù)準確，無線壓力傳感器和柔性測試板條對帆翼周圍流場影響較小，適用于在各種風況和運動情況下對運動帆船帆翼受到的氣動力和壓力分布進行精確測量。
【附圖說明】
:
[0012]圖1為本發(fā)明的無線壓力傳感器的PCB板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明的安裝了若干無線壓力傳感器的柔性測試板條示意圖。
[0014]圖3為本發(fā)明的壓力測試裝置的示意圖。
[0015]圖4為本發(fā)明的無線壓力傳感器安裝在運動帆船帆翼表面的一種布置示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述，下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本公開相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本公開的一些方面相一致的裝置和方法的例子。
[0017]如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明的運動帆船帆翼無線壓力傳感器的壓力測試裝置，包括若干無線壓力傳感器100、若干柔性測試板條200、透明袋、數(shù)據(jù)采集器300和PC機400，其特征在于:所述若干無線壓力傳感器100分別封裝在透明袋內(nèi)后再分別固定在若干柔性測試板條200上，若干柔性測試板條200分別固定在運動帆船帆翼四周上，數(shù)據(jù)采集器300通過無線網(wǎng)絡(luò)分別與無線壓力傳感器100和PC機400傳輸信息。所述的無線壓力傳感器，由電容式壓力傳感器101、電荷放大器102、單片機最小系統(tǒng)104、第一發(fā)送模塊106、L狀單極天線103、紐扣電池105構(gòu)成，電容式壓力傳感器101與電荷放大器102連接，電荷放大器102、第一發(fā)送模塊106分別與單片機最小系統(tǒng)104連接，L狀單極天線103與第一發(fā)送模塊106連接，紐扣電池105為無線壓力傳感器的各器件提供電能；所述數(shù)據(jù)采集器300由另一單片機最小系統(tǒng)301、接收模塊302、存儲模塊303、第二發(fā)送模塊304、顯示模塊305、電源組件306組成，接收模塊302、存儲模塊303、第二發(fā)送模塊304、顯示模塊305分別連接到另一單片機最小系統(tǒng)301，電源組件306為數(shù)據(jù)采集器的各器件提供電能。
[0018]所述的每個柔性測試板條200安裝至少一個無線壓力傳感器100 (安裝多少根據(jù)測試需求確定)，為了盡可能減小安裝在帆翼上的無線壓力傳感器和柔性測試板條對帆翼周圍流場的影響，采用跟帆翼材料屬性接近的材料制作柔性測試板條。
[0019]在柔性測試板條200的每個安裝無線壓力傳感器100的附近加工一個固定圓孔201。圓孔201使帆翼一側(cè)的壓力(即背風側(cè))被送入無線壓力傳感器100膜內(nèi)部，而帆翼另一側(cè)的壓力(即迎風側(cè))直接作用在膜外，實現(xiàn)帆翼迎風面和背風面的壓力測量。
[0020]本發(fā)明的無線壓力傳感器可以通過無線網(wǎng)絡(luò)(如W1-Fi，或ZigBee，或藍牙等無線網(wǎng)絡(luò)方式)與數(shù)據(jù)采集器建立連接。
[0021]本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集器中的接收模塊302接收分布在帆翼上所有的無線壓力傳感器的第一發(fā)送模塊106發(fā)送的壓力數(shù)據(jù)。
[0022]本發(fā)明的顯示模塊305實時顯示帆翼迎風面和背風面的壓力分布。
[0023]本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集器將接收模塊302接收的壓力數(shù)據(jù)存儲在存儲模塊303中，所述存儲器可為SD卡存儲模塊。
[0024]本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集器可以接入基于通信標準的無線網(wǎng)絡(luò)，如W1-Fi，2G或3G，或它們的組合。
[0025]本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集器通過第二發(fā)送模塊304將壓力數(shù)據(jù)傳輸給PC機，所述在PC機中通過Matlab軟件將數(shù)據(jù)進行處理，結(jié)合每個無線壓力傳感器位置的坐標，不僅可以繪制出整個帆翼面的壓力圖，還能分析帆翼周圍流場的流動細節(jié)，如帆翼頂部和底部的流動分離、帆翼后帆邊的流動分離以及調(diào)帆過程中產(chǎn)生的流動分離等等。
[0026]本發(fā)明的無線壓力傳感器采用現(xiàn)有的集成電路技術(shù)，將電容式壓力傳感器101、電荷放大器102、單片機最小系統(tǒng)104、無線模塊106、L狀單極天線103通過印制電路板(PCB)技術(shù)封裝成模塊。本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集器采用現(xiàn)有的集成電路技術(shù)，將另一單片機最小系統(tǒng)301、接收模塊302、存儲器模塊303、第二發(fā)送模塊304、顯示模塊305、電源組件306通過印制電路板(PCB)技術(shù)封裝成模塊，保證增加工作穩(wěn)定性的同時減小體積。
【主權(quán)項】
1.運動帆船帆翼無線壓力傳感器，由電容式壓力傳感器(101)、電荷放大器(102)、單片機最小系統(tǒng)(104)、第一發(fā)送模塊(106)、L狀單極天線(103)、紐扣電池(105)構(gòu)成，其特征在于:電容式壓力傳感器(101)與電荷放大器(102)連接，電荷放大器(102)、第一發(fā)送模塊(106)分別與單片機最小系統(tǒng)(104)連接，L狀單極天線(103)與第一發(fā)送模塊(106)連接，紐扣電池(105)為各器件提供電能。2.利用權(quán)利要求1所述的運動帆船帆翼無線壓力傳感器的壓力測試裝置，包括若干無線壓力傳感器、若干柔性測試板條、透明袋、數(shù)據(jù)采集器和PC機，其特征在于:所述若干無線壓力傳感器分別封裝在透明袋內(nèi)后再分別固定在若干柔性測試板條上，若干柔性測試板條分別固定在運動帆船帆翼四周上，數(shù)據(jù)采集器通過無線網(wǎng)絡(luò)分別與無線壓力傳感器和PC機傳輸信息。3.如權(quán)利要求2所述的運動帆船帆翼無線壓力傳感器的壓力測試裝置，所述數(shù)據(jù)采集器由另一單片機最小系統(tǒng)(301)、接收模塊(302)、存儲模塊(303)、第二發(fā)送模塊(304)、顯示模塊(305)、電源組件(306)組成，接收模塊(302)、存儲模塊(303)、第二發(fā)送模塊(304)、顯示模塊(305)分別連接到另一單片機最小系統(tǒng)(301)，電源組件(306)為各器件提供電能。4.如權(quán)利要求2所述的運動帆船帆翼無線壓力傳感器的壓力測試裝置，其特征在于:所述的每個柔性測試板條安裝至少一個無線壓力傳感器，在柔性測試板條的每個安裝無線壓力傳感器的附近加工一個固定圓孔(201)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種運動帆船帆翼無線壓力傳感器及壓力測試裝置，壓力測試裝置結(jié)構(gòu)為若干無線壓力傳感器分別封裝在透明袋內(nèi)后再分別固定在若干柔性測試板條上，若干柔性測試板條分別固定在運動帆船帆翼四周上，數(shù)據(jù)采集器通過無線網(wǎng)絡(luò)分別與無線壓力傳感器和PC機傳輸信息。所述無線壓力傳感器結(jié)構(gòu)為電容式壓力傳感器與電荷放大器相連，電荷放大器、無線模塊與單片機最小系統(tǒng)相連，L狀單極天線與無線模塊相連，紐扣電池為無線壓力傳感器各器件提供電能；在柔性測試板條的每個安裝無線壓力傳感器的附近加工一個固定圓孔。所述數(shù)據(jù)采集器收集所有無線壓力傳感器的數(shù)據(jù)，結(jié)合每個傳感器位置的坐標就可以繪制出整個帆翼面的壓力圖。
【IPC分類】G08C17/02, G01L9/12
【公開號】CN105043646
【申請?zhí)枴緾N201510251473
【發(fā)明人】馬勇, 鄭偉濤, 鄭勤振, 易名農(nóng), 楊婧
【申請人】武漢體育學院
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年5月15日