本發明涉及一種風洞試驗中模型表面摩阻測量領域，特別是一種針對液晶涂層的摩擦阻力標定裝置。

背景技術：

在高速飛行環境下，摩阻在飛行器總阻力中所占的比例較大，不僅影響著飛行器的氣動力性能，還對氣動熱有很大影響。作為流體力學的一項基礎工作，摩阻預測研究受到人們的重視，世界各國的研究機構和大學都投入很大力量來研究摩阻。由于受到流動流態的影響，尤其是在高超聲速條件下流動由層流轉捩至湍流狀態，摩阻的預測無論風洞實驗還是數值模擬都存在一定困難，這種困難的根源在于摩阻絕對量值很小以及流動的復雜性。

近年來，我國逐漸研發出了利用剪切敏感液晶測量摩阻的技術，但如何將液晶的變色響應與摩擦力的絕對量值建立直接聯系一直是一個制約技術進一步發展的難點。以往的標定方法通常要依賴建立一個標準流場，再借助其它傳感器進行對比測量，方法繁復的同時，還不容易控制，并且會引入其它誤差，不能很好的滿足試驗精準度要求。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種針對液晶涂層的摩擦阻力標定裝置，不必借助其它傳感器，直接獲得結果，測量結果不受其它傳感器精度影響，加載易調節控制，提高了標定精度。裝置體積小，結構簡單，可維護性高，經濟實用。

本發明的上述目的是通過如下技術方案予以實現的：

一種針對液晶涂層的摩擦阻力標定裝置，包括玻璃盤、外蓋、托盤、測量臺、底座、定滑輪和砝碼；其中，底座為圓盤機構，且底座水平放置在最低端；測量臺豎直固定在底座的上表面；托盤固定安裝在底座的上表面；玻璃盤固定安裝在托盤的上表面；外蓋固定安裝在托盤的上表面；玻璃盤的外邊緣通過外蓋進行限位固定；定滑輪固定安裝在底座的邊緣處；砝碼通過非彈性繩索與外蓋側邊緣固定連接，且非彈性繩索放置在定滑輪上。

在上述的一種針對液晶涂層的摩擦阻力標定裝置，所述的托盤的中間設置有通孔；側量臺固定安裝在底座的中心位置；測量臺的頂端穿過托盤的通孔與玻璃盤的下表面接觸；側量臺、托盤和玻璃盤豎直同心放置。

在上述的一種針對液晶涂層的摩擦阻力標定裝置，所述玻璃盤直徑為90-110mm；厚度為8-12mm，通光率＞95％。

在上述的一種針對液晶涂層的摩擦阻力標定裝置，所述測量臺為圓柱結構，直徑為28-32mm；測量臺的上表面涂有液晶涂層，液晶涂層厚度為20-30μm；且測量臺材料為硬鋁。

在上述的一種針對液晶涂層的摩擦阻力標定裝置，所述定滑輪設置在豎直方向上與外蓋等高的位置，實現非彈性繩索在砝碼的重量下對外蓋的外側邊緣施加水平剪切力。

在上述的一種針對液晶涂層的摩擦阻力標定裝置，所述的砝碼質量為1-15g。

在上述的一種針對液晶涂層的摩擦阻力標定裝置，在玻璃盤上表面中心的正上方固定安裝有白光光源，所述白光光源色溫為4900-5100K。

在上述的一種針對液晶涂層的摩擦阻力標定裝置，在玻璃盤上表面的上方固定安裝有相機。

在上述的一種針對液晶涂層的摩擦阻力標定裝置，所述相機與玻璃盤中心位置法線夾角a為30-60°，且相機固定安裝在定滑輪的對面。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

(1)本發明采用了采用簡單直接的靜摩擦力作為加載輸入，比起氣體噴流更容易獲得，提高了經濟性，加載大小更容易調節，提高了標定精度；

(2)本發明整個標定裝置體積小，結構簡單，可維護性高；

(3)本發明加載的摩擦力可以通過簡明的理論公式計算得到，不需要依賴其它傳感器來給出加載的摩擦力數值，避免了其它傳感器誤差對標定精度產生負面影響。

附圖說明

圖1為本發明標定裝置俯視圖；

圖2為本發明標定裝置正視圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細的描述：

利用靜摩擦力來作為標定所需要的標準輸入，從而觀察感應元件——液晶涂層——對摩擦力的響應，得出所需的標定數據。液晶涂層是一種對剪切力敏感的材料，當受到剪切作用時，液晶對外界反射光的波長會發生變化，讓人能觀察到液晶顏色發生改變，而在順著剪切力作用的方向上所能觀察到的顏色變化最大。因此，可以在施加了液晶涂層的物體表面上放置一塊玻璃，玻璃與液晶涂層直接接觸，以砝碼通過定滑輪來對其施加橫向拉力(不大于最大靜摩擦力)，并在橫向拉力的作用方向上用相機以一定的俯仰角觀察記錄液晶涂層的顏色變化，最終計算標定出顏色變化與加載的剪切力之間的對應關系。

如圖1所示為標定裝置俯視圖，由圖可知，一種針對液晶涂層的摩擦阻力標定裝置，包括玻璃盤1、外蓋2、托盤3、測量臺4、底座5、定滑輪6和砝碼7；其中，底座5為圓盤機構，且底座5水平放置在最低端；測量臺4豎直固定在底座5的上表面；托盤3固定安裝在底座5的上表面；玻璃盤1固定安裝在托盤3的上表面；外蓋2固定安裝在托盤3的上表面；玻璃盤1的外邊緣通過外蓋2進行限位固定；定滑輪6固定安裝在底座5的邊緣處；砝碼7通過非彈性繩索與外蓋2側邊緣固定連接，且非彈性繩索放置在定滑輪6上，砝碼7質量為1-15g。

其中玻璃盤1直徑為90-110mm；厚度為8-12mm，通光率＞95％。

定滑輪6設置在豎直方向上與外蓋2等高的位置，實現非彈性繩索在砝碼7的重量下對外蓋2的外側邊緣施加水平剪切力。

如圖2所示為標定裝置正視圖，由圖可知，托盤3的中間設置有通孔；側量臺4固定安裝在底座5的中心位置；測量臺4的頂端穿過托盤3的通孔與玻璃盤1的下表面接觸；側量臺4、托盤3和玻璃盤1豎直同心放置。

測量臺4為圓柱結構，直徑為28-32mm；測量臺4的上表面涂有液晶涂層，液晶涂層厚度為20-30μm；且測量臺4材料為硬鋁。

在玻璃盤1上表面中心的正上方固定安裝有白光光源8，所述白光光源8色溫為4900-5100K。

在玻璃盤1上表面的上方固定安裝有相機9；相機9與玻璃盤1中心位置法線夾角a為30-60°，且相機9固定安裝在定滑輪6的對面。

標定過程：在側量臺4頂面上噴涂上一層對剪切敏感的液晶涂層。待液晶涂層干燥穩定以后，將一塊光學玻璃盤1至于放置在側量臺4頂面上，并保持兩者圓心正對。將整個裝置置于暗室之中，采用色溫5000K左右的近似日光的白光光源正對側量臺4頂面給予照明，同時在加載用定滑輪6的對側布置相機9。首先拍照記錄初始的液晶涂層顏色，之后逐步增加等量的砝碼，并記錄相應的顏色。當加載的砝碼能夠覆蓋應用目的量程后結束加載。將所記錄的數字化圖像導入計算機，采用圖像處理技術，將所得的顏色量化，得到一組描述顏色的數據。得到一組描述摩擦力大小的顏色數據。通過擬合以上兩組數據得出最終的標定曲線。

本發明說明書中未作詳細描述的內容屬本領域技術人員的公知技術。