以空氣為工質(zhì)的流體機(jī)械用途極為廣泛，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)、國防安全和能源環(huán)境等都有極為重要的作用。尤其是在航空航天、能源動(dòng)力和高速軌道交通領(lǐng)域，航空發(fā)動(dòng)機(jī)、重型燃?xì)廨啓C(jī)、高速列車等更是一個(gè)國家綜合科技實(shí)力的象征。第五代戰(zhàn)斗機(jī)既要有超音速巡航飛行能力，又要有超級(jí)機(jī)動(dòng)性和隱身能力。重型燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)壓比超過，復(fù)雜的三維葉片不僅要能夠高效壓縮空氣，還要能夠克服逆壓梯度帶來的流動(dòng)失速和喘振，在很寬的流量范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。高速列車的子彈頭氣動(dòng)外形既要保證表面流動(dòng)阻力最低，還要通過控制渦結(jié)構(gòu)以降低噪音。所有這些相互矛盾的需求都是對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)的巨大挑戰(zhàn)。

表面壓力測(cè)量是科研人員研究空氣動(dòng)力學(xué)問題常用的手段之一。這里以航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片顫振和葉片設(shè)計(jì)的典型例子來說明表面壓力測(cè)量儀器對(duì)流體機(jī)械發(fā)展的重要性。隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)葉片在工作中承受的高負(fù)荷使得發(fā)動(dòng)機(jī)極易發(fā)生故障。顫振是葉片振動(dòng)的一種形式，多年來一直是航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)研制中的難關(guān)之一，并多次造成災(zāi)難性后果。尤其是在發(fā)動(dòng)機(jī)向著高性能發(fā)展的背景下，葉片變薄、級(jí)壓比增加、非定常氣動(dòng)負(fù)荷加大等因素導(dǎo)致葉片顫振問題更加突出。對(duì)顫振機(jī)理的研究需要大量的流場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，從而對(duì)流場(chǎng)內(nèi)部的物理現(xiàn)象進(jìn)行全面的分析，此時(shí)動(dòng)態(tài)表面壓力的非定常測(cè)量就變得尤為重要。通過測(cè)量葉輪機(jī)械葉片表面的壓力分布可以計(jì)算其氣動(dòng)載荷，從而判斷其氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性。另外，在葉輪機(jī)械葉片葉型的設(shè)計(jì)上也需要得到精確的葉片表面壓力分布，以此作為設(shè)計(jì)和改進(jìn)的指導(dǎo)。此外表面壓力測(cè)量的結(jié)果也為驗(yàn)證數(shù)值模擬算法和計(jì)算流體力學(xué)程序的正確性提供評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。因此如果能夠研發(fā)出先進(jìn)的表面壓力測(cè)量手段來捕捉和提取流動(dòng)的非定常信息和三維流場(chǎng)的精細(xì)結(jié)構(gòu)，將會(huì)對(duì)該學(xué)科的發(fā)展起到重要的推動(dòng)作用。

對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)而言，旋轉(zhuǎn)失速和喘振非穩(wěn)定現(xiàn)象實(shí)施有效控制要求實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓氣機(jī)狀態(tài)，對(duì)頻響的要求非常高，檢測(cè)和判斷必須在數(shù)十微秒之內(nèi)完成，傳感器的頻響需求可能高達(dá)1MHz的級(jí)別，然而目前能夠滿足這個(gè)要求的技術(shù)相對(duì)較少另外低雷諾數(shù)低壓渦輪經(jīng)常出現(xiàn)附面層分離和轉(zhuǎn)抿現(xiàn)象，對(duì)于附面層轉(zhuǎn)挨過程的測(cè)量，則要求測(cè)量儀器具有小體積，且對(duì)流場(chǎng)影響小的特點(diǎn)。

綜上所述，鑒于目前已有的非定常壓力表面測(cè)量技術(shù)均有不足之處，研發(fā)基于新原理的高頻非定常流場(chǎng)的實(shí)時(shí)流場(chǎng)顯示和測(cè)量技術(shù)有其必要性和緊迫性。