通过压敏涂料进行表面压力测量（PSP）

◆施加到表面的压敏涂料由特定波长的LED光源激发，使用照相机对发光涂料进行摄影。

◆由于发光反应与压力具有相关性，因此可以通过分析发光状态以高空间分辨率测量表面上的压力分布。

◆与传统的压力抽头测量相比，可以显着减少处理和安装所花费的时间，并且可以以比抽头法更高的分辨率进行测量。

特点

◆由于PSP是逐像素的传感器，因此它可以以比传统点测量的压力抽头更高的空间分辨率进行测量。

◆能够大幅度缩短加工和设置压力抽头所花费的时间

◆压力抽头会受到测量模型的形状，厚度等的限制，但无论模型的形状如何，PSP都可以自由地应用于任何部件。

◆PSP测量在许多风洞实验（亚音速，跨音速，超音速）中被采用，它也用于压缩机机翼和飞机机翼周围的复杂流动。

用途与应用

◆风洞内车体表面压力测量

◆压缩机机翼周围

◆飞机机翼的复杂流动等

压敏涂料阵容

◆UNIFIB

UniFIB  PSP是一种含有单一发光分子，具有高发光性的涂料，最大限度地提高感光度，并且将感温性降到最低。再现性高且非常稳定，在超音速下也能实现高精度解析。

◆BINARY FIB

BINARY FIB PSP由两种不同的涂料组成，一种是压敏和温度敏感分子的混合物，另一种是专门针对温度敏感的配方。

将压力灵敏度和温度灵敏度与从每个获得的信号的比率区分开，并且校正由测量模型的移动量，波动量和温度差产生的误差。它适用于低速测量和温度梯度极大影响s / n比的环境。

◆POROUS FAST-RESPONSE

基于常规聚合物的PSP的响应时间约为1秒，但由于其时间分辨率，它不适用于非静态空气动力学现象。通过使用TURBOFIB中含有的多孔粘合剂，可以改善聚合物层的氧扩散，并且在不牺牲S / N比的情况下实现10kHz或更高的响应速度。

◆FIB BASECOAT

FIB Basecoat是一种涂料，可作为PSP的基础。同时，它通过创建均匀的反射表面来降低噪声，还可以改善PSP激发。

产品规格

压敏涂料清单	UniFIB PSP	BINARY FIB PSP	POROUS FAST-RESPONSE
压力范围	1～200kPa	1～200kPa	5～200kPa
温度敏感度	1.5%/℃	0.5%/℃	3%/℃
温度范围	-10～60℃	0～50℃	0～80℃
响应时间	750ms	300ms	＜100us
激发波长	380～520nm	380～420nm	380～420nm
发射波长	500～720nm	500～720nm	600～720nm

PSP的测量原理

某些染料被紫外线到青色之间特殊光线激发，会发出蓝色到红色的荧光/磷光（信号光）。根据染料的类型，此时的信号光强度由于染料和氧分子的碰撞失活而变化。

压敏涂料使用这一原理，第一个用于流动可视化的是Perterson和Fitzgerald。后来，在1989年，华盛顿大学的Kavandi，Callis等人提出能够使用这种测量方法测量飞机机翼表面的压力。第一次实验于同年3月在美国国家航空航天局进行，随后在华盛顿大学进行了研究，该实验在德国，意大利，前苏联等地开始实施。

PSP染料通常由紫外至蓝光激发，发出蓝色至红色信号光并返回基态。然而，如果存在与氧分子的许多碰撞，即高压和氧分子数量的增加，则与氧分子的碰撞失去能量并返回到基态而不发射发光并且碰撞失活增加。因此，PSP染料的发光亮度（信号光强度）整体上降低。由于信号光强度的变化取决于压力即氧分子的数量，因此当用激发光照射涂有PSP的样品时，可以从信号光强度的变化获得壁压分布。

校准方法

为了获得Stern-Volmer型校准系数，通常使用关联规则校准法或原位校准方法。在关联规则校准法中，预先测量PSP的压力和温度特性以获得校准曲线，并且使用校准曲线将在实验时测量的发光亮度转换成氧浓度分布。由于受测试的涂料由于温度变化而发光亮度发生变化，因此在关联规则校准法中，必须始终测量待测壁温并进行校正。然而，根据风洞气流的条件，颜料劣化的影响不容忽视，因此即使增加温度校正，测量精度也会降低。

另一方面，在原位方法中，在测量时提供用于压力测量的多个静压孔，在实验期间执行压力测量，并且通过与静压孔周围的PSP的发射亮度对比来执行校准。获得曲线，并将获得的校准曲线应用于整个测量表面的校准。尽管可以相对容易且准确地确定压力分布，但是Stern-Volmer系数具有温度依赖性，因此除了壁温均匀的情况之外，误差较大。

激发光源

作为PSP的激发光源，需要均匀地并且用足够量的光照射整个测量表面，并且仅发射激发SP染料并且容易与信号光分离的波长的光。最初使用的是激光器、汞-氙灯等。由于激光器仅放出特定波长的光，因此适合作为激励光源，氮激光器、3倍波长的YAG激光器、aronaron激光器等被广泛使用。但是，设备价格昂贵，而且很难统一照射广阔的面积。另一方面，汞-氙灯相对经常使用，因为它们与激光器相比便宜，但是因为它们发出相当宽的波长的光，所以必须在激发光侧添加滤光器，使得PSP的信号光和激发光不重叠。在最坏的情况下，被认为只有约0.1％的额定灯输出可用作激发光。因此，近年来，LED作为替代它们的光源已被广泛关注。蓝色LED能够稳定地发射以460nm为中心的单色光，没有时间波动。尽管每个LED的亮度较弱，但是通过集中和使用大量LED可以确保足够的光量。此外，还开发了使用EL片从背面激发PSP染料的方法。

PSP染料

作为PSP染料，主要使用三种类型的卟啉类，芳族和钌络合物。

在PSP开发开始时在美国使用的颜料是基于卟啉的PtOEP（PtOctaethylporphine）。然而，最近的研究表明，PtOEP的灵敏度、发光亮度、温度依赖性等不理想。相反，ISSI公司使用PtTFPP（Pt（II）meso-TETR（PENTAFLUOROPHENYL）PORPHINE）。PtTFPP与PtOEP相比灵敏度、发光亮度、温度依赖性出色。

然而，从半田等提倡的温度依赖系数来考虑的话，可以看出，像p2tfpp (meo - tetra)这样的金属原子不结合在中央的情况更好。这些激励波长在400nm以下的激励波长较多，需要注意光源和可见化窗的材料。作为芳族染料piren、perien等，被用于俄罗斯TsAGI开发的PSP。因此，芳族染料主要用于欧洲。然而，这些染料在紫外区域具有激发带，并且需要特殊的激发光源，例如氮激光。

当紫外光用作激发光时，如卟啉染料和芳族染料，PSP染料被紫外线破坏，染料劣化，信号光强度降低。色素的劣化是由PSP色素激励的氧分子成为活性氧，因此其活性氧也被破坏。钌配合物具有约460nm的吸收带，适用于激发蓝色LED。最初使用的钌配合物是Ru(bpy)（Tris-(2,2’-bipyridyl)dichlororuthenium (II) Hexahydrate）。但是由于铝阳极氧化皮膜只能使用Ru(bath-phen)(basofenrutem：Tris-(4,7′-diphenyl-1,10′-phenantrpline)ruthenium(II)(Fig.9)，最终使用Ru(bath-phen)。。当使用LED作为激发光源时，钌络合物可以稳定地使用而几乎没有劣化。然而，与H2TFPP等相比，温度依赖性很强，实验时需要注意。

光接收系统

光电倍增管（PMT），光电二极管（PD），CCD照相机等用作测量信号光的光接收系统。通常，PMT和PD用于非静态测量，表面测量使用CCD相机。
PSP测量中的测量精度很大程度上取决于该光接收系统。为了满足所求出的测量精度，需要在考虑所测量的压力范围中使用的色素的信号光强度变化量、受光元件的饱和电荷量、读出噪声、平均暗电流、灰度之后确定受光元件。通常使用具有12bit以上的灰度的CCD照相机。