一、引言 航空航天领域广泛地应用传感器技术，在飞机和导弹等飞行器表面采用压差归零式和风标对向式两种角度传感器便是一例。飞行员借助安装在飞机表面的角度传感器可以随时了解飞行姿态。同样，地面操纵人员通过对安装在飞行器表面的角度传感器随时获得高空飞行器的飞行姿态信息，及时遥控引导。然而，由于气流受到了飞行器本体的干扰影响，角度传感器所感受到的局部气流方向是被飞行器外形表面弯曲了的，与飞行器真实姿态角是不相同的，因此必须预先确定传感器感受到局部气流方向与飞行器真实角度两者之间的相互关系，才能获得飞行器的实际姿态角，因此，需要对传感器进行风洞校准测量。 二、传感器工作原理 目前，飞行器上使用比较普遍的是压差归零式和风标对向式两种角度传感器。 压差归零式角度传感器外形结构见图1，其工作原理是利用压差归零特性。传感器由一个电位计和一个随时跟踪气流转动的测压探头构成，测压探头上开有两排气槽，气流由气槽通过两个通道作用到内部两对相反的叶面上，产生一个与气流方向相反的反馈力矩，使探头追随气流转动至两排气槽压力相等，即压差为零的初始位置，此时与探头同轴连接的电刷在电位计上产生角位移， 输出与气流方向变化成正比的电信号。 风标对向式角度传感器外形结构见图2，工作原理是利用风标对气流的对向特性。传感器包括一个电位计和一个随时跟踪气流转动的方向风标。当飞行器姿态角变化时，风标相对气流方向随之变化，产生一个与飞行器角度变化相反的角位移。风标转轴与电位计同轴连接，因此，风标转动角度与电位计输出电压信号成正比，由此可以确定角度传感器感受到的气流方向与飞行器实际角度的对应关系。安装在飞行器左侧用于测量飞行迎角的传感器称为迎角传感器；安装在飞行器正上方用于测量飞行侧滑角的称为侧滑角度传感器。 三、试验设备 传感器校准实验是在航天科技集团公司笫701研究所低速风洞中进行的。该座风洞试验段尺寸为3m´3m´12m，试验风速在10~100m/s之间无级调速。风洞备有计算机控制的多自由度变角度系统，可以方便地模拟飞行器不同迎角、侧滑角状态，并且实时处理测试数据和绘制曲线。四、校准项目与方法1、校准项目 校准项目主要包括两部分，首先在地面进行的静校，以及随后在风洞中进行的动校。前者是确定传感器系数以及非线性、迟滞、重复性、综合精度等产品性能参数，后者是确定角度传感器与飞行器实际角度之间关系，其中包括飞行器不同姿态角，如迎角、侧滑角、滚转角等对传感器校准的影响。同时还可确定不同试验风速和传感器安装位置对传感器校准的影响，并通过风洞试验达到优选传感器安装位置的目的。2、校准方法 传感器静校是属于常规方法，它的性能参数通常在产品使用说明书中提供。本文着重介绍在风洞中动校方法及其结果。 首先把飞行器安装在风洞支撑机构上，将飞行器姿态角（如迎角、侧滑角、滚转角等）都调整到零度，误差在3、以内。在飞行器左侧为迎角传感器，在飞行器正上方为侧滑角度传感器。传感器转轴要垂直飞行器表面，且传感器底座表面与飞行器表面外形保持一致，不能有突起或凹坑。传感器不要安装在表面曲率变化大的机头（或弹头）处，应在机身（或弹身）平直段前部位置。图3、图4是安装在弹体上的角度传感器在风洞中的校准照片。 五、数据处理 迎角传感器和侧滑角传感器数据处理方法是相同的，下面以迎角传感器为例说明。 在进行风洞校准时，可以得到飞行器真实迎角at与传感器输出电压Ua的对应关系，即：at＝F(Ua) 用反函数表示：Ua＝F-1(at) 传感器角位移as与输出电压Ua关系式由静校时确定：as＝f（Ua）， 则传感器角位移与飞行器真实迎角关系式为∶as＝f(F-1(at))＝F(at)。 校测表明，在一定角度范围内，函数f(x)和F(x)都是线性函数，因而函数F(x)也必定成线性规律变化，于是可以用直线方程来表示∶ as＝Kaat+a0 (1) 根据传感器静校实验得：as＝Wa（Ua－Ua0） (2) 将式（2）、代入式（1），用最小二乘法求得直线斜率Ka及截距a0，从而可以得到飞行器真实迎角的计算式∶ (3) 合理地调整传感器初始零位，可使截距a0值很小，甚至可忽略不计。若考虑飞行器有滚转角R t时，无截距的计算式为： (4) 同理可以得到飞行器真实的侧滑角的计算公式： (5) 合理地调整传感器初始零位，可使截距b0值很小，甚至可忽略不计。 同样，若考虑飞行器有滚转角Rt—时，无截距的计算式为： (6) 以上各式中：aｔ、bｔ—飞行器实际迎角和实际侧滑角（°） aｓ、bｓ—传感器感受到的气流迎角和气流侧滑角（°） Ka 、Kb—迎角和侧滑角传感器风洞校准拟合直线斜率 a0、b0—迎角和侧滑角传感器风洞校准拟合直线截距（°） Wa、Wb—迎角和侧滑角传感器静校系数（°/Ｖ）， Ｕa 、Ｕb —迎角和侧滑角传感器输出电压（V） Rt—飞行器实际滚转角（°） Ｕa0、Ｕb0 —迎角和侧滑角传感器机械零位的输出电压（V）六、校测结果1、风速影响 风洞校准试验风速V为50m/s和85m/s，在某一导弹上测量结果见表1。可以看到，试验风速对角度传感器校准无影响。表1 风速影响 V(m/s)Kaa 0Kbb0如何为农业机械应用选择压力传感器
为农用重型设备车辆选择合适的压力传感器，对于传感器本身以及设备的可靠性和寿命都有显著影响。在这些应用中，压力传感器通常用于测量油压、液压充油压力和液压系统压力，以确保车辆安全和高效的运行。每个应用都对压力传感器有一系列不同的要求，包括工作压力、环境条件和端接方式等。
下面是三个在农业应用中使用压力传感器来测量液压和气压参数的示例：
• 测量液体压力（比如液体肥料喷雾），以确保田地中的化学物质被合理的控制。
• 测量用于提升和移动农耕犁片和用具的液压压力。包括用于犁地和播种设备。
• 监测和控制制动及调平等安全系统的压力。
设计工程师在为农业机械应用选择合适的液压和气动压力传感器时，应注意四个主要参数：工作压力范围、过载和爆裂压力、环境防护等级、压力端口和连接器类型等。
此外，压力传感器的灵活性和可配置性也是影响设计复杂性和成本的重要因素。灵活和可配置的传感器能够满足不同国家的具体设计要求，并可用于多个液压重载农业应用中。设计师应选择那些为多个关键参数（包括工作压力、压力端口和连接器类型）提供大量可选方案的压力传感器产品系列。
工作压力范围
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传感器压力范围由被测对象决定。在农用车辆应用中，压力传感器可测量液体肥料等液体压力，或测量用于 “移动犁片和农耕用具”的液压压力。
在许多情况下，设计师可能希望传感器能够处理不同的压力范围以满足多个应用的需求。就上述示例而言，如果传感器用于测量诸如喷洒液体肥料时的液体压力，那么传感器应该提供50 psi的工作压力范围。而对于测量农用车辆中用于移动犁片和农耕用具的重载系统液压压力来说，压力范围应该位于5000到7000 psi之间。监控液压制动等安全系统压力时，则至少需要500 psi到1000 psi的压力范围。 选择一个可以满足应用所有工作压力需求的产品系列会使设计师的工作更加简单 - 他们只需为所有的压力传感器需求选择一个合格的产品系列和一种技术即可。
过载和爆裂压力
设计师在选择压力传感器时还应考虑过载压力和爆裂压力要求。过载压力是在不影响校准的前提下传感器所能承受的最大压力，而爆裂压力则是传感器保证密封件不破损或损坏的条件下所能承受的最大压力，两者都是设计师的重要考虑因素。这两种压力的额定值都是由传感器的工作压力决定的，并且在很多数据手册中都会提供。例如，霍尼韦尔传感与控制部的MLH型压力传感器（工作压力50 psi）可分别提供150 psi的过载压力和500 psi的爆裂压力。
在绝大多数情况下，设计师都想尽可能使过载压力和爆裂压力达到最大。因为在有些液压应用中过载压力和爆裂压力可能是最大的难题，在可能经受高过压的应用中更是如此。
但是，设计师需要在这些压力额定值与灵敏度之间进行权衡。随着传感器工作压力的增大，过载压力和爆裂压力都会增大，而灵敏度则会随之减小。因此设计师就需要在放弃多大的灵敏度和获得多大的过载和爆裂压力之间取得平衡。这同样取决于具体应用的需求。
防护等级
用于农业设备上的压力传感器必须能够承受非常严酷的环境。在许多情况下，重型农用设备车辆都容易受到水、湿气、化学品和灰尘的影响，从而影响压力传感器的性能。它们还必须能够承受冲击和振动、冲洗、高温和潮湿环境。这表示用于这些类型应用中的压力传感器应提供IP65或更高的防护等级。
压力传感器还应提供宽工作温度范围，以应付驾驶舱内、发动机附近或底部的热或冷环境。MLH型压力传感器可提供从-40 ℃到+125 ℃的工作温度范围。 | 
