由于非定常空化湍流流动的复杂性，涉及了密度场（空泡形态）、湍流运动场（速度、涡量和湍流脉动等）和脉动压力场等多场耦合作用，单独采用高速摄像技术对空化形态进行拍摄或者单独采用压力传感器对流场压力波动进行测量，缺乏对同一时刻不同流场变量之间关系的认识，难以对空化非定常过程这种多场耦合的复杂流动现象进行全面的研究。

图3-13以收缩扩张管段为例给出了同步测量系统示意图，通过触发器将高速全流场显示系统和压力测量系统结合在一起。通过触发同步控制开关，空穴形态和压力信号将按照各自的采集频率同时进行采集。尽管全流场显示系统的采集频率和压力测量系统的采集频率不同，但是考虑到压力测量系统的采集频率远远高于全流场显示系统的采集频率，同步测量技术的不确定度非常小，云状空穴的演变周期可以忽略不计。

图3-13　空穴形态与壁面压力同步测量系统示意图

图3-14给出了多物理场同步测量平台的操作流程图。当同步触发开关闭合时，产生一定的上升沿电压信号，利用触发开关生成的上升沿信号，控制全流场显示系统和瞬态压力测量系统的数据存储，从而实现多物理场的同步测量。

(www.daowen.com)

图3-14　多物理场同步测量平台操作流程图

为了检验上述多场同步测量系统的控制精度，往往需要定量确定同步测量的误差。以高速全流场与压力场多物理场同步测量平台为例，为了定量确定高速全流场显示系统与瞬态压力测量系统的同步控制精度。如图3-15所示，将一个微小的固体颗粒在传感器感压面上方做自由落体运动，同时采用多物理场同步测量系统进行图像和压力信号的捕捉，高速全流场显示系统和压力测量系统分别记录下了微小固体颗粒与传感器感压面的碰撞过程以及碰撞所产生的压力脉冲信号（图3-16）。从图3-15可以看出，固体颗粒与传感器感压面的碰撞发生在T7=896 ms 时刻。从图3-16可以看出，压力脉冲峰值对应的时刻为Tpeak=897.31 ms，两者之间的差值为1.31 ms，说明高速全流场显示系统对触发信号的反应比压力测量系统快1.31 ms。因此，在进行相关分析时，必须将压力测量系统采集的压力信号提前1.31 ms。

图3-15　微小固体颗粒与传感器感压面的碰撞过程

图3-16　微小固体颗粒与传感器感压面碰撞产生的压力脉冲