發(fā)布時間：2017-10-11 17:29

  本文關鍵詞：雙組份壓敏漆試驗技術測量不確定度研究

  更多相關文章： 雙組份壓敏漆 不確定度評定方法 壓力分辨率極限 誤差容許上限 主要誤差源辨識 壓敏漆校準準則

【摘要】：壓敏漆測壓技術是一種利用高分子有機物(探針分子)的光致發(fā)光特性和“氧猝熄”效應進行物體表面壓力測量的試驗技術,該技術能夠以非侵入的方式獲得物面分辨率較高的連續(xù)壓力圖譜,彌補了傳統(tǒng)壓力測量方式的固有缺陷和不足。目前,國內(nèi)外對于該項技術的試驗方法和后處理算法的研究比較深入,但對于壓敏漆測量系統(tǒng),尤其是雙組份壓敏漆測量系統(tǒng)的誤差分析及不確定度研究涉及很少。本文綜合運用理論分析、數(shù)學推演和試驗方法,對雙組份壓敏漆測量系統(tǒng)的測量不確定度進行了系統(tǒng)而深入的研究。首先,論文推導建立了雙組份壓敏漆測量系統(tǒng)的壓力測量不確定度分析與評定方法,并進行了適用性驗證。其次,基于建立的評定方法,進行了如下四項研究工作:(1)分析并驗證了雙組份壓敏漆對部分單組份壓敏漆固有誤差源的修正機理;(2)推導了雙組份壓敏漆測量系統(tǒng)的壓力分辨率極限和壓力系數(shù)分辨率極限的表達形式,總結了提高系統(tǒng)壓力及壓力系數(shù)分辨率的若干方法;(3)推導了雙組份壓敏漆測量系統(tǒng)的基本誤差容許上限表達形式,驗證了國外文獻中給出的壓敏漆測量系統(tǒng)基本誤差容許上限表達形式的正確性[57],指出不同工況下需要重點控制的誤差源;(4)進行了試驗主要誤差源的辨識,研究了主要誤差源精準度對壓力測量不確定度的影響。論文完成的主要工作如下:一、借鑒劉天舒等人建立單組份壓敏漆測量系統(tǒng)測量不確定度評定方法的研究思路[57],建立了雙組份壓敏漆測量系統(tǒng)的測量不確定度分析與評定方法。推導了適用于雙組份壓敏漆的經(jīng)典Stern-Volmer關系式,辨識并分析了壓敏漆測壓技術中所涉及的各項誤差源及其作用原理,以經(jīng)典Stern-Volmer關系式為基礎,在消除或剝離各項誤差源后,推導了建立雙組份壓敏漆測量系統(tǒng)不確定度分析與評定方法的物理基礎(廣義Stern-Volmer關系式),基于誤差傳遞理論和廣義Stern-Volmer關系式,分析總結了自變量誤差源的靈敏度系數(shù)、基本方差和合成標準不確定度的表達形式,建立了適用于雙組份壓敏漆測量系統(tǒng)的壓力測量不確定度分析與評定方法。二、驗證了雙組份壓敏漆測量系統(tǒng)不確定度評定方法的準確性和適用性�；谡`差模擬的思想,通過改變壓敏漆發(fā)光強度的變壓力法和變功率法模擬壓敏漆光降解、表面污染及激發(fā)光源的光強變化和圖像配準誤差,人為假定光譜泄漏量或更換濾片的方法模擬真實的光譜泄露誤差,以相機暗電流替代光子散粒噪聲,人為設定參考壓力誤差和壓敏漆校準誤差,改變校準溫度模擬溫度誤差等一系列方法,設計了相應的校準驗證試驗,闡明了不確定度評定方法適用性條件,證實了評定方法的工程適用性。三、基于廣義Stern-Volmer關系式的推導,分析闡述了雙組份壓敏漆對于涂層厚度變化、受測點與鏡頭距離的變化、涂層照度變化和壓敏漆溫度效應這四項單組份壓敏漆固有誤差源的修正機理,并設計了相應的校準驗證試驗,證實了雙組份壓敏漆對上述四項誤差源修正機理的真實性和修正效果的有效性,指出了雙組份壓敏漆在工程應用上的優(yōu)勢。四、基于建立的雙組份壓敏漆測量不確定度分析與評定方法,在只存在光子散粒噪聲誤差源的“理想”情況下,推導了雙組份壓敏漆測量系統(tǒng)的壓力分辨率極限形式,推導了一維等熵流和正激波兩種情況下的壓力系數(shù)分辨率極限形式,分析了系統(tǒng)壓力及壓力系數(shù)分辨率極限隨校準系數(shù)、物面壓力、來流總壓及馬赫數(shù)等參數(shù)的變化規(guī)律,總結了提高測量壓力及壓力系數(shù)分辨率進而提高PSP測量精準度的準則,提出了在亞聲速增壓、超聲速常壓或降壓等提高PSP試驗精準度的若干方法。五、基于壓敏漆測量系統(tǒng)的不確定度傳播方程和拉格朗日乘子算法,推導了基本誤差容許上限的表達形式,驗證了國外文獻中給出的壓敏漆測量系統(tǒng)基本誤差容許上限表達形式的正確性[57],估算了雙組份壓敏漆測量系統(tǒng)所包含的16項基本誤差的容許上限,分析了基本誤差容許上限隨壓力、溫度和校準系數(shù)及其對溫度的導數(shù)等參數(shù)的變化規(guī)律,比較了單組份與雙組份壓敏漆的基本誤差容許上限的差異,指出在不同工況下需要重點控制的誤差源,提出了若干提高PSP試驗精準度的方法。六、實施了某型客機機翼雙組份壓敏漆試驗,基于建立的雙組份壓敏漆不確定度評定方法,估算了上翼面的壓力測量不確定度量值,分析了壓力測量不確定度的分布規(guī)律,探討了機翼前緣不確定度量值較大的原因和壓力梯度較大區(qū)域的不確定度曲線“鼓包”成因的機理,辨識了主要誤差源,總結了有效提高試驗精準度的部分方法和原則,研究了壓敏漆校準精度和圖像配準精度這兩項主要誤差源對壓力不確定度的影響并探討了兩者的作用機理和范圍。七、針對雙組份壓敏漆試驗技術中的重要誤差源-壓敏漆校準系數(shù),設計了相應的校準試驗,獲得了壓敏漆校準均方根誤差帶,研究了校準試驗中涉及的圖像光強調(diào)節(jié)、平均圖像數(shù)量、取圖區(qū)域選取、濾波選擇、圖像清晰度調(diào)節(jié)和模數(shù)轉換位數(shù)等技術細節(jié)對校準精準度的影響,總結了壓敏漆校準試驗的實施準則和注意細節(jié),研究結果對于壓敏漆的校準技術具有較強的指導作用。八、開發(fā)了適用于雙組份壓敏漆測量系統(tǒng)的校準后處理軟件和風洞試驗后處理軟件。九、總結全文,指出論文的主要創(chuàng)新點,提出壓敏漆測量不確定研究的發(fā)展方向。
【關鍵詞】：雙組份壓敏漆 不確定度評定方法 壓力分辨率極限 誤差容許上限 主要誤差源辨識 壓敏漆校準準則
【學位授予單位】：中國空氣動力研究與發(fā)展中心
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V211.7
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 引言13-27
• §1.1 研究背景和意義13-17
• §1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-23
• §1.3 論文研究目的和主要工作23-27
• 第二章 雙組份壓敏漆測量系統(tǒng)不確定度分析與評定方法的建立27-43
• §2.1 經(jīng)典STERN-VOLMER關系式的推導27-30
• §2.2 CCD相機輸出信號表達式30-35
• §2.2.1 激發(fā)光通量30-32
• §2.2.2 發(fā)射光通量32-33
• §2.2.3 輸出信號33-35
• §2.3 誤差源分析35-37
• §2.4 廣義STERN-VOLMER關系式的推導37-39
• §2.5 不確定度評定方法的建立39-41
• §2.5.1 不確定度傳播方程39-40
• §2.5.2 基本方差和靈敏度系數(shù)40-41
• §2.6 本章小結41-43
• 第三章 不確定度評定方法的試驗驗證43-69
• §3.1 校準設備和圖像后處理軟件43-45
• §3.2 評定方法適用性驗證45-68
• §3.2.1 D_(t1)(△t)、D_(t2)(△t)和D_(x1)(△x)、D_(x2)(△x) 驗證45-52
• §3.2.2 π_(1f)/π_(1f,ref)和π_(2f,ref)/π_(2f) 驗證52-59
• §3.2.3 V_1、V_(1ref)和V_2、V_(2ref)驗證59-62
• §3.2.4 P_(ref)的驗證62-63
• §3.2.5 A(T)的驗證63-65
• §3.2.6 B(T)的驗證65-66
• §3.2.7 T的驗證66-68
• §3.3 本章小結68-69
• 第四章 雙組份壓敏漆對部分誤差項的修正機理分析與驗證69-79
• §4.1 修正機理分析69-70
• §4.2 試驗驗證70-77
• §4.2.1 涂層厚度差異的修正71-72
• §4.2.2 照度變化的修正72-73
• §4.2.3 受測點與鏡頭距離變化的修正73-75
• §4.2.4 溫度變化的修正75-77
• §4.3 本章小結77-79
• 第五章 壓力及壓力系數(shù)分辨率極限79-91
• §5.1 壓力及壓力系數(shù)分辨率極限形式的推導79-83
• §5.1.1 壓力分辨率極限形式的推導80-81
• §5.1.2 壓力系數(shù)分辨率極限形式的推導81-83
• §5.2 壓力及壓力系數(shù)分辨率極限變化規(guī)律分析83-89
• §5.2.1 壓力分辨率極限變化規(guī)律83-85
• §5.2.2 壓力系數(shù)分辨率極限變化規(guī)律85-89
• §5.3 本章小結89-91
• 第六章 基本誤差容許上限91-97
• §6.1 基本誤差容許上限的推導91-93
• §6.2 基本誤差容許上限的變化規(guī)律93-96
• §6.3 本章小結96-97
• 第七章 主要誤差源的辨識97-123
• §7.1 試驗設備及圖像后處理軟件97-104
• §7.1.1 風洞與模型97
• §7.1.2 雙組份壓敏漆試驗系統(tǒng)97-98
• §7.1.3 圖像后處理軟件98-104
• §7.2 主要誤差源的辨識104-122
• §7.2.1 壓力不確定度分布規(guī)律104-111
• §7.2.2 主要誤差源辨識111-113
• §7.2.3 主要誤差源精準度對不確定度的影響113-116
• §7.2.4 校準技術細節(jié)對精準度的影響116-122
• §7.3 本章小結122-123
• 第八章 總結與展望123-127
• §8.1 工作總結123-125
• §8.2 論文創(chuàng)新點125
• §8.3 工作展望125-127
• 參考文獻127-141
• 主持或參與的主要課題及項目141
• 攻讀博士期間的論文及專利141-143
• 致謝143

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1 王慧;陳萃;王東;;基于熒光猝滅原理的壓敏漆熒光特性研究[J];長春工業(yè)大學學報(自然科學版);2010年02期

2 ;[J];;年期

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2 楊瑞;氣動力壓敏漆的制備與性能研究[D];長春理工大學;2010年

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4 包秀珍;雙摻稀土壓敏漆的制備及氧猝滅特性[D];長春理工大學;2012年

5 夏婉瑩;壓敏漆壓力測量系統(tǒng)設計[D];長春理工大學;2009年

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本文編號：1013820