运动帆船帆翼无线压力传感器及压力测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及运动帆船帆翼无线压力传感器及压力测试装置，属电子技术和流体力学领域。
【背景技术】
[0002]早期的帆翼空气动力性能实验只是进行了帆船帆翼整体空气动力的测试，没有进行帆翼迎风面和背风面的压力分布测试，没有分析帆翼周围流场的流动细节。帆翼顶部和底部的流动分离、帆翼后帆边的流动分离以及调帆过程中产生的流动分离等等。由于帆船帆翼是软帆，在调帆或者摇帆过程中，帆翼的形状随着风载的不同而改变，同时变化的帆翼形状又影响帆翼周围的空气流动分布。所以，进行帆船帆翼空气动力性能分析时帆翼的流固耦合效应不可忽视。所以需要进行在摇帆或者调帆过程中帆翼的迎风面和背风面的压力测试。
【发明内容】
[0003]针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种工作状态稳定、对帆翼周围流场影响较小的运动帆船帆翼无线压力传感器及压力测试装置。
[0004]为了实现上述目的，其技术解决方案为:
[0005]运动帆船帆翼无线压力传感器，由电容式压力传感器、电荷放大器、单片机最小系统、第一发送模块、L状单极天线、纽扣电池构成，其特征在于:电容式压力传感器与电荷放大器连接，电荷放大器、第一发送模块分别与单片机最小系统连接，L状单极天线与第一发送模块连接，纽扣电池为各器件提供电能。
[0006]利用所述的运动帆船帆翼无线压力传感器的压力测试装置，包括若干无线压力传感器、若干柔性测试板条、透明袋、数据采集器和PC机，其特征在于:所述若干无线压力传感器分别封装在透明袋内后再分别固定在若干柔性测试板条上，若干柔性测试板条分别固定在运动帆船帆翼四周上，数据采集器通过无线网络分别与无线压力传感器和PC机传输
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[0007]所述数据采集器由另一单片机最小系统、接收模块、存储模块、第二发送模块、显示模块、电源组件组成，接收模块、存储模块、第二发送模块、显示模块分别连接到另一单片机最小系统，电源组件为各器件提供电能。
[0008]所述的每个柔性测试板条安装至少一个无线压力传感器，在柔性测试板条的每个安装无线压力传感器的附近加工一个固定圆孔。圆孔使帆翼一侧的压力(即背风侧)被送入传感单元膜内部，而帆翼另一侧的压力(即迎风侧)直接作用在膜外，实现帆翼迎风面和背风面的压力测量。
[0009]为了尽可能减小安装在帆翼上的无线压力传感器和柔性测试板条对帆翼周围流场的影响，采用跟帆翼材料属性接近的材料制作柔性测试板条。
[0010]采用以上技术方案，本发明的无线压力传感器将采集到的帆翼迎风面和背风面的压力数据通过第一发送模块传输给数据采集器，数据采集器中的接收模块接收分布在帆翼上所有的无线压力传感器的第一发送模块发送的压力数据，数据采集器将接收模块接收的压力数据存储在存储模块中，显示模块实时显示帆翼迎风面和背风面的压力分布，数据采集器通过第二发送模块将压力数据传输给PC机，在PC机中通过Matlab软件将数据进行处理，结合每个无线压力传感器位置的坐标，不仅可以绘制出整个帆翼面的压力图，还能分析帆翼周围流场的流动细节，如帆翼顶部和底部的流动分离、帆翼后帆边的流动分离以及调帆过程中产生的流动分离等等。
[0011]本发明结构合理，测量数据准确，无线压力传感器和柔性测试板条对帆翼周围流场影响较小，适用于在各种风况和运动情况下对运动帆船帆翼受到的气动力和压力分布进行精确测量。
【附图说明】
:
[0012]图1为本发明的无线压力传感器的PCB板结构示意图。
[0013]图2为本发明的安装了若干无线压力传感器的柔性测试板条示意图。
[0014]图3为本发明的压力测试装置的示意图。
[0015]图4为本发明的无线压力传感器安装在运动帆船帆翼表面的一种布置示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明做进一步详细描述，下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0017]如图1、图2、图3、图4所示，本发明的运动帆船帆翼无线压力传感器的压力测试装置，包括若干无线压力传感器100、若干柔性测试板条200、透明袋、数据采集器300和PC机400，其特征在于:所述若干无线压力传感器100分别封装在透明袋内后再分别固定在若干柔性测试板条200上，若干柔性测试板条200分别固定在运动帆船帆翼四周上，数据采集器300通过无线网络分别与无线压力传感器100和PC机400传输信息。所述的无线压力传感器，由电容式压力传感器101、电荷放大器102、单片机最小系统104、第一发送模块106、L状单极天线103、纽扣电池105构成，电容式压力传感器101与电荷放大器102连接，电荷放大器102、第一发送模块106分别与单片机最小系统104连接，L状单极天线103与第一发送模块106连接，纽扣电池105为无线压力传感器的各器件提供电能；所述数据采集器300由另一单片机最小系统301、接收模块302、存储模块303、第二发送模块304、显示模块305、电源组件306组成，接收模块302、存储模块303、第二发送模块304、显示模块305分别连接到另一单片机最小系统301，电源组件306为数据采集器的各器件提供电能。
[0018]所述的每个柔性测试板条200安装至少一个无线压力传感器100 (安装多少根据测试需求确定)，为了尽可能减小安装在帆翼上的无线压力传感器和柔性测试板条对帆翼周围流场的影响，采用跟帆翼材料属性接近的材料制作柔性测试板条。
[0019]在柔性测试板条200的每个安装无线压力传感器100的附近加工一个固定圆孔201。圆孔201使帆翼一侧的压力(即背风侧)被送入无线压力传感器100膜内部，而帆翼另一侧的压力(即迎风侧)直接作用在膜外，实现帆翼迎风面和背风面的压力测量。
[0020]本发明的无线压力传感器可以通过无线网络(如W1-Fi，或ZigBee，或蓝牙等无线网络方式)与数据采集器建立连接。
[0021]本发明的数据采集器中的接收模块302接收分布在帆翼上所有的无线压力传感器的第一发送模块106发送的压力数据。
[0022]本发明的显示模块305实时显示帆翼迎风面和背风面的压力分布。
[0023]本发明的数据采集器将接收模块302接收的压力数据存储在存储模块303中，所述存储器可为SD卡存储模块。
[0024]本发明的数据采集器可以接入基于通信标准的无线网络，如W1-Fi，2G或3G，或它们的组合。
[0025]本发明的数据采集器通过第二发送模块304将压力数据传输给PC机，所述在PC机中通过Matlab软件将数据进行处理，结合每个无线压力传感器位置的坐标，不仅可以绘制出整个帆翼面的压力图，还能分析帆翼周围流场的流动细节，如帆翼顶部和底部的流动分离、帆翼后帆边的流动分离以及调帆过程中产生的流动分离等等。
[0026]本发明的无线压力传感器采用现有的集成电路技术，将电容式压力传感器101、电荷放大器102、单片机最小系统104、无线模块106、L状单极天线103通过印制电路板(PCB)技术封装成模块。本发明的数据采集器采用现有的集成电路技术，将另一单片机最小系统301、接收模块302、存储器模块303、第二发送模块304、显示模块305、电源组件306通过印制电路板(PCB)技术封装成模块，保证增加工作稳定性的同时减小体积。
【主权项】
1.运动帆船帆翼无线压力传感器，由电容式压力传感器(101)、电荷放大器(102)、单片机最小系统(104)、第一发送模块(106)、L状单极天线(103)、纽扣电池(105)构成，其特征在于:电容式压力传感器(101)与电荷放大器(102)连接，电荷放大器(102)、第一发送模块(106)分别与单片机最小系统(104)连接，L状单极天线(103)与第一发送模块(106)连接，纽扣电池(105)为各器件提供电能。2.利用权利要求1所述的运动帆船帆翼无线压力传感器的压力测试装置，包括若干无线压力传感器、若干柔性测试板条、透明袋、数据采集器和PC机，其特征在于:所述若干无线压力传感器分别封装在透明袋内后再分别固定在若干柔性测试板条上，若干柔性测试板条分别固定在运动帆船帆翼四周上，数据采集器通过无线网络分别与无线压力传感器和PC机传输信息。3.如权利要求2所述的运动帆船帆翼无线压力传感器的压力测试装置，所述数据采集器由另一单片机最小系统(301)、接收模块(302)、存储模块(303)、第二发送模块(304)、显示模块(305)、电源组件(306)组成，接收模块(302)、存储模块(303)、第二发送模块(304)、显示模块(305)分别连接到另一单片机最小系统(301)，电源组件(306)为各器件提供电能。4.如权利要求2所述的运动帆船帆翼无线压力传感器的压力测试装置，其特征在于:所述的每个柔性测试板条安装至少一个无线压力传感器，在柔性测试板条的每个安装无线压力传感器的附近加工一个固定圆孔(201)。
【专利摘要】本发明涉及一种运动帆船帆翼无线压力传感器及压力测试装置，压力测试装置结构为若干无线压力传感器分别封装在透明袋内后再分别固定在若干柔性测试板条上，若干柔性测试板条分别固定在运动帆船帆翼四周上，数据采集器通过无线网络分别与无线压力传感器和PC机传输信息。所述无线压力传感器结构为电容式压力传感器与电荷放大器相连，电荷放大器、无线模块与单片机最小系统相连，L状单极天线与无线模块相连，纽扣电池为无线压力传感器各器件提供电能；在柔性测试板条的每个安装无线压力传感器的附近加工一个固定圆孔。所述数据采集器收集所有无线压力传感器的数据，结合每个传感器位置的坐标就可以绘制出整个帆翼面的压力图。
【IPC分类】G08C17/02, G01L9/12
【公开号】CN105043646
【申请号】CN201510251473
【发明人】马勇, 郑伟涛, 郑勤振, 易名农, 杨婧
【申请人】武汉体育学院
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年5月15日