以空氣為工質的流體機械用途極為廣泛，對國民經濟、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、能源動力和高速軌道交通領域，航空發(fā)動機、重型燃氣輪機、高速列車等更是一個國家綜合科技實力的象征。第五代戰(zhàn)斗機既要有超音速巡航飛行能力，又要有超級機動性和隱身能力。重型燃氣輪機的壓氣機壓比超過，復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失速和喘振，在很寬的流量范圍內穩(wěn)定工作。高速列車的子彈頭氣動外形既要保證表面流動阻力最低，還要通過控制渦結構以降低噪音。所有這些相互矛盾的需求都是對空氣動力學的巨大挑戰(zhàn)。

表面壓力測量是科研人員研究空氣動力學問題常用的手段之一。這里以航空發(fā)動機葉片顫振和葉片設計的典型例子來說明表面壓力測量儀器對流體機械發(fā)展的重要性。隨著航空發(fā)動機的發(fā)展，發(fā)動機葉片在工作中承受的高負荷使得發(fā)動機極易發(fā)生故障。顫振是葉片振動的一種形式，多年來一直是航空燃氣渦輪發(fā)動機研制中的難關之一，并多次造成災難性后果。尤其是在發(fā)動機向著高性能發(fā)展的背景下，葉片變薄、級壓比增加、非定常氣動負荷加大等因素導致葉片顫振問題更加突出。對顫振機理的研究需要大量的流場測量數(shù)據(jù)，從而對流場內部的物理現(xiàn)象進行全面的分析，此時動態(tài)表面壓力的非定常測量就變得尤為重要。通過測量葉輪機械葉片表面的壓力分布可以計算其氣動載荷，從而判斷其氣動彈性穩(wěn)定性。另外，在葉輪機械葉片葉型的設計上也需要得到精確的葉片表面壓力分布，以此作為設計和改進的指導。此外表面壓力測量的結果也為驗證數(shù)值模擬算法和計算流體力學程序的正確性提供評判標準。因此如果能夠研發(fā)出先進的表面壓力測量手段來捕捉和提取流動的非定常信息和三維流場的精細結構，將會對該學科的發(fā)展起到重要的推動作用。

對航空發(fā)動機而言，旋轉失速和喘振非穩(wěn)定現(xiàn)象實施有效控制要求實時監(jiān)測壓氣機狀態(tài)，對頻響的要求非常高，檢測和判斷必須在數(shù)十微秒之內完成，傳感器的頻響需求可能高達1MHz的級別，然而目前能夠滿足這個要求的技術相對較少另外低雷諾數(shù)低壓渦輪經常出現(xiàn)附面層分離和轉抿現(xiàn)象，對于附面層轉挨過程的測量，則要求測量儀器具有小體積，且對流場影響小的特點。

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