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风洞的数据采集与控制系统

2019年01月11日 13:47:17来源:控制工程网作者:Vijay. J, Mondeep Duarah关键词:SCADA系统
  风洞是一种空气动力学测验设备,它用于研讨物体周围的气流模式并丈量作用其上的空气动力。一个典型的风洞包括一个安顿飞机模型的测验部分、一个坐落该测验部分之前的紧缩部分与安稳部分和一个坐落该测验部分之后的分散部分。坐落该分散部分的风扇供给所需的气流。这样的装备准确地模拟了飞机与气流间的相对运动。
 
  风洞测验中的丈量体系一般包括动静力丈量、压力散布丈量和用于依风向断定模型方向的方位丈量。
 
  体系装备
 
  数据收集体系是一个包括有NI SCXI-1125模块的根据PXI的体系,用于接收来自压力扫描仪的压力丈量成果。扫描仪中的压力端口的切换经过NI PXI-6527 完结,同时它也负责切换与监测体系中阻隔阀、蝴蝶阀和球形阀的状态。
 
  SCXI-1125用于收集压力传感器的输出以核算马赫数。该体系使用NI SCXI-1520 的六个通道收集来自六个张力丈量设备的作用力数值。一个NI PXI-7344 运动操控器板卡操控与运动操控板卡接口的模型与渐增编码器的方向,然后将方向信息回传至体系。PXI-4472也用于振荡与声压丈量。
 
  体系完结
 
  体系软件根本分成两个模块,校准模块与收集模块。
 
  校准模块——软件使用五点校准法校准压力传感器、ESP(电子压力扫描仪)和张力丈量设备平衡。经过软件完结作用力平衡的端到端校准,以创建校准矩阵。NI LabVIEW 用于方便校准的履行,并供给非常准确的成果。该体系还可以验证校准的效果。
 
  收集模块——前面所提及的研讨触及两个根本的丈量,压力丈量和作用力丈量。这两个丈量都经过两阶段完结:一阶段收集压力与张力丈量设备平衡的偏移量,另一阶段完结实际丈量。偏移量将从第二阶段的丈量中抽取,然后映射至对应的工程数值。
 
  压力丈量
 
  飞机模型中的速率散布是经过收集来自模型上固定点的压力丈量值所得。这项作业是经过端口与模型中一些固定点相连的电子压力扫描仪完结的。
 
  在实际收集开端前,软件操控着保护流速及将模型引进气流所需的序列。用户仅须输入马赫数,该软件便可以操控整个风洞。在压力丈量过程中,运动操控板卡用于让模型指向预设方位。
 
  NI LabVIEW 协助咱们完结了高达2 kHz 的ESP 端口切换速率,并经过缩短风洞的整个操作周期为客户节约费用。咱们在压力丈量中完结0.01% FS 的精度。
 
  作用力丈量
 
  一个风洞触及两种类型的作用力丈量,静力丈量和动力丈量。静力丈量要求将模型保持在预先设定的方位,而动力丈量则要求在预先设定的曲线上移动模型并收集作用力的数值。
 
  作用力丈量首先触及模型的偏移量的收集——使模型一直处于预设方位或者在预设的曲线上移动模型,并收集数据。接着,发动实际序列——次序打开阻隔阀、球形阀、蝴蝶阀和压力调节阀,并经过NI DIO 模块监测其状态。然后软件检验所设置的马赫数。
 
  一旦达到了所设定的马赫数,软件将模型推入空气流中。在静力丈量情况下,模型移动至某个特定的方位,进行作用力数据收集;然后,模型移动至另一个方位,再次进行作用力数据收集;如此反复。关于动力丈量,在模型引进气流中后,发动第一次收集。
 
  然后,模型旋转至与气流相同的曲线,并减小阀门。
 
  挑战在于操控模型的方位并同步收集作用力数据和方位数据。假如没有NI运动操控板卡和PXI,这项作业将不或许经过单个处理器完结。运动操控器中的DSP 处理器协助咱们毫不杂乱地完结了这项作业,并使得这两项操作彼此独立且同步。
 
  振荡与声压丈量
 
  加快计与PXI-4472 相连,用于丈量模型在特定马赫数情况下的振荡。还经过所连接的麦克风收集飞机模型上的声压水平,供震荡研讨使用。
 
  结论
 
  所开发的体系为前述空气动力学研讨供给了极高的灵活性与可靠性。咱们可以将风洞操控、模型调整操控和数据集成在一个体系,免除了三个体系及其繁杂同步的必要。
 
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