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空气动力学实验方法：压力传感器：实验报告撰写与数据

分析

1实验准备与设备介绍

1.1压力传感器的工作原理

压力传感器是一种将压力信号转换为电信号的装置。其工作原理基于压阻

效应、压电效应或电容效应等。在空气动力学实验中，我们通常使用压阻式压

力传感器，其核心是一个压敏电阻，当受到压力时，电阻值会发生变化，从而

改变通过它的电流或电压，这种变化可以被测量并转换为压力读数。

1.1.1示例：压阻式压力传感器的电路连接

假设我们使用一个压阻式压力传感器，其电阻变化范围为100Ω到1000Ω，工作在5V的电

源下。为了将电阻变化转换为电压变化，我们可以使用一个简单的电压分压电路。电路中

包括一个固定电阻R1（例如1000Ω）和压力传感器（作为可变电阻R2）。电压分压公式为

Vout=Vin*(R2/(R1+R2))。

当压力传感器不受压时，R2为100Ω，Vout=5V*(100Ω/(1000Ω+100Ω))≈0.45V。

当压力传感器受压，R2变为1000Ω时，Vout=5V*(1000Ω/(1000Ω+1000Ω))=2.5V。

1.2空气动力学实验的设置

空气动力学实验通常在风洞中进行，风洞是一个封闭的管道，内部可以产

生可控的气流。实验设置包括风洞的校准、模型的安装、传感器的布置以及数

据采集系统的配置。

1.2.1风洞校准

风洞校准是为了确保气流速度、压力和温度等参数的准确性。校准过程通

常包括使用标准的测量工具（如皮托管）来测量风洞内的气流速度，并与理论

值进行比较。

1.2.2模型安装

模型安装需要确保模型在风洞中的位置稳定且正确。模型通常固定在风洞

的测试段，通过支架或夹具来保持其位置。

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1.2.3传感器布置

压力传感器需要精确布置在模型的关键位置，以测量不同点的气动压力。

传感器的布置应考虑气流的方向和模型的几何形状。

1.2.4数据采集系统配置

数据采集系统包括传感器、信号调理电路、数据采集卡和计算机。配置时

需要确保所有设备正确连接，数据采集软件设置正确，以获得准确的数据。

1.3实验所需工具与材料

压力传感器：用于测量气动压力。

信号调理电路：用于放大和滤波传感器信号。

数据采集卡：用于将模拟信号转换为数字信号。

计算机：用于控制数据采集系统和分析数据。

风洞：提供实验所需的气流环境。

模型：实验对象，可以是飞机模型、汽车模型等。

支架或夹具：用于固定模型。

标准测量工具：如皮托管，用于风洞校准。

1.3.1示例：数据采集卡的配置

假设使用的是NationalInstruments的DAQ卡，配置步骤如下：

1.连接压力传感器到DAQ卡的模拟输入通道。

使用的软件，创建一个新的（虚拟仪器）。

2.NILabVIEWVI

3.在前面板上，添加一个图表用于显示实时数据。

在程序框图中，使用助手来配置数据采集。设置采样率、通道、电压范围等参数。

4.“DAQ”

运行，开始采集数据。

5.VI

以上步骤提供了空气动力学实验中使用压力传感器进行实验准备和数据采

集的基本原理和操作指南。

2空气动力学实验方法：压力传感器使用与数据分析教程

2.1实验操作步骤

2.1.1安装与校准压力传感器

在进行空气动力学实验前，正确安装和校准压力传感器至关重要。以下步

骤概述了这一过程：

1.选择安装位置：首先，确定传感器在实验模型上的安装位置。这

2

通常是在模型表面的关键点，如翼型的前缘、后缘或压力中心，以捕捉

到最准确的压力分布。

2.安装传感器：使用适当的粘合剂或机械固定方式将传感器安装在

选定位置。确保传感器与模型表面紧密接触，避免任何空气泄漏。

3.连接传感器：将传