CN114964701A - 一种基于压力扫描阀的模型表面压力连续测量试验*** - Google Patents

一种基于压力扫描阀的模型表面压力连续测量试验*** Download PDF

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多勐
滕鹏
姚順禹
毛世鹏
张琦
周志坚
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Abstract

本发明公开一种基于压力扫描阀的模型表面压力连续测量试验***，包括模型表面的压力采集***和角度采集***及主控机，所述的测压采集***主要包括两套压力扫描阀和***处理器，所述的角度采集***包括VXI数据采集设备，主控机通过触发形式触发两套采集***同时按各自的采样率开始采集，当角度通道信号的值进入试验角度对应值时，记录对应角度这一时刻距离开始采样时刻的时间，同时去找对应时刻的扫描阀的测量值并存储，对所采集的进行挑选、处理，得到姿态角下的被测参数。本发明在模型姿态角匀速变化的过程中，能够采集到足够密集的气动特性数据，提高了风洞测压试验效率。

Description

一种基于压力扫描阀的模型表面压力连续测量试验***
技术领域
本发明属于航空气动力风洞试验技术领域，具体涉及一种基于压力扫描阀的模型表面压力连续测量试验***。
背景技术
风洞实验技术作为空气动力学研究广泛采用的方法，为航空、航天等领域的发展提供必要的保障。风洞常规测压试验是由客户单位预先提出需求的试验角度序列，试验中按照这些角度逐一测量。试验中每一个角度都要等待模型到位、稳定后，再采集此位置的试验数据，每个需求角度都要进行这个步骤直到车次结束。这种方法在数据采集稳定性上非常好，可以真实地反映当前角度下模型的状态。但是，这种方法也存在一定缺陷，例如试验数据量较少，飞机的气动特性信息不全等。
现有的模型表面测压及测力试验流程：风速稳定后，模型每走到一个角度，模型表面的压力采集***和角度采集***开始按照设备各自的采样频率并行采集，试验结束后形成两个数据文件，提供给数据分析人员，这种方式无论是***采集的同步性，还是每个点对应数据的时间同步性都无法保证，而且一条风下来提供的试验数据量是有限的，只是试验计划列表中的角度序列对应的测压和测力数据。
发明内容
基于以上不足之处，本发明提供一种基于压力扫描阀的模型表面压力连续测量试验***，解决了以往在低速风洞中进行的常规步进姿态角静态试验效率低、试验结果信息量少的问题。
本发明所采用的技术方案是：一种基于压力扫描阀的模型表面压力连续测量试验***，包括模型表面的压力采集***和角度采集***及主控机，所述的压力采集***包括两套PSI8400压力扫描阀、***处理器、光纤接口单元、扫描阀数字化接口单元、扫描阀接口单元和多套压力校准单元，主控机与***处理器通过以太网通讯，***处理器分别与光纤接口单元、多套压力校准单元电信号连接，光纤接口单元与扫描阀数字化接口单元光纤通讯，扫描阀数字化接口单元通过扫描阀接口单元与两套PSI8400压力扫描阀连接，所述的角度采集***包括VXI数据采集设备，VXI数据采集设备与主控机电信号连接；主控机通过触发形式触发两套采集***同时按各自的采样率开始采集，VXI数据采集***实时侦测角度采集通道的信号变化，当角度通道信号的值进入试验角度对应值时，记录对应角度这一时刻距离开始采样的时刻的时间，并根据这一时间去找对应时刻的PSI8400压力扫描阀的测量值并存储，循环直到完成所有试验角度的压力采集，对所采集的数据按特定的规律进行挑选、处理，从而得到所要求姿态角下的被测参数。
本发明的另一目的是提供采用如上所述的试验***得出的一种试验方法，如下：试验风速稳定后，角度机构开始匀速运行设定的角度范围，VXI数据采集***的采集频率为125Hz，PSI8400压力扫描阀的测点频率为20Hz，通过触发形式触发两套***同时按各自的采样率开始采集，VXI数据采集***实时侦测角度采集通道的信号变化，当角度通道信号的值进入试验角度对应值时，VXI数据采集***记录下当前角度通道对应的天平的测力数据的同时，还要记录对应角度这一时刻距离开始采样时刻的时间，测压采集单元根据这一时间，找到试验角度对应时刻的压力测量值并分析显示、存储，保证了两套采集***采集的数据完全是同一角度、同一时刻的数据，循环直到完成所有试验角度的数据采集，即完成该车次试验。
进一步的，试验风速稳定后，在设定角度范围内-4～20°，角度机构开始匀速运行，模型表面压力数据采集：采样周期50ms，每秒钟采集20点，在试验总时间内采集2112点；总时间为105.6s，得到2112×n的数据矩阵；模型角度数据采集：采样周期8ms，每秒钟采集125点，模型角度行进角速率为0.25°/S，角度范围-4～20°，间隔0.5°，进而得到对应角度点下的采样点序列，最后得到49×2角度、采样点的数据矩阵；时间序列：通过公式1得到时间序列，即特定角度对应的采样点；再通过公式2，依据PSI8400压力扫描阀和VXI数据采集设备采样频率的差异，得到匹配特定角度点的模型压力数据矩阵行数，
Figure BDA0003631287920000021
Figure BDA0003631287920000022
最后依据对应点数，匹配需找模型压力数据矩阵对应行数，进行数据提取，得到-4～20°角度范围的49×(n+1)模型压力数据矩阵。
本发明的优点及有益效果：本发明能够实现模型运动过程完成压力数据的连续采集，使得一次实验能够得到一系列机构角度变化下的压力数据；在模型姿态角匀速变化的过程中，能够采集到足够密集的气动特性数据，大大提高风洞测压试验效率，提供了更加完整丰富的气动数据，降低吹风时间，并降低试验成本。这更有利于完整、准确地掌握飞机的气动特性。
附图说明
图1是本发明的测压采集单元原理图。
图2是本发明的数据处理流程图。
具体实施方式
以下结合附图实例对本发明作进一步介绍。
实施例1
一种基于压力扫描阀的模型表面压力连续测量试验***，包括模型表面的压力采集***和角度采集***及主控机，如图1所示，所述的压力采集***包括两套PSI8400压力扫描阀6、***处理器2、光纤接口单元3、扫描阀数字化接口单元4、扫描阀接口单元5和三套压力校准单元7，所述的主控机1与***处理器2通过以太网通讯，***处理器2分别与光纤接口单元3、三套压力校准单元7电信号连接，光纤接口单元3与扫描阀数字化接口单元4光纤通讯，扫描阀数字化接口单元4通过扫描阀接口单元5与两套PSI8400压力扫描阀6连接。所述的角度采集***包括VXI数据采集设备，VXI数据采集设备与主控机电信号连接。
主控机通过触发形式触发两套***同时按各自的采样率开始采集，VXI数据采集***实时侦测角度采集通道的信号变化，当角度通道信号的值进入试验角度对应值时，记录对应角度这一时刻距离开始采样时刻的时间，并根据这一时间去找对应时刻的模型表面压力连续测量试验***的测量值并存储，循环直到完成所有试验角度的压力采集。
本实施例在所要求测量的姿态角范围内，按照模型姿态角的连续变化，采集被测参数，然后对所采集的大量数据按特定的规律进行挑选、处理，从而得到所要求姿态角下的被测参数。即利用VXI数据采集***和PSI8400压力扫描阀的连续采集功能，找到试验角度对应时刻的压力测量值并分析显示、存储、处理从而完成压力测量试验。
实施例2
采用实施例1的***得出的试验方法如下：如图2所示，当试验角度-4°-20°时，试验风速稳定后，角度机构从-4°开始匀速运行到20°，VXI数据采集***的采集频率为125Hz，PSI8400压力扫描阀的测点频率为20Hz，通过触发形式触发两套***同时按各自的采样率开始采集，VXI数据采集***实时侦测角度采集通道的信号变化，当角度通道信号的值进入试验角度对应值时，VXI数据采集***记录下当前角度通道对应的天平的测力数据的同时，还要记录对应角度这一时刻距离开始采样时刻的时间，测压采集单元根据这一时间，找到试验角度对应时刻的压力测量值并分析显示、存储，保证了两套采集***采集的数据完全是同一角度、同一时刻的数据，循环直到完成所有试验角度的数据采集，即完成该车次试验。
其中，模型压力数据采集：采样周期50ms，每秒钟采集20点，在试验总时间内采集2112点；总时间为105.6s，得到2112×n的数据矩阵；
模型角度数据采集：采样周期8ms，每秒钟采集125点，模型角度行进角速率为0.25°/S，角度范围-4～20°，间隔0.5°，进而得到对应角度点下的采样点序列，最后得到49×2角度、采样点的数据矩阵；
时间序列：通过公式1得到时间序列，即特定角度对应的采样点；再通过公式2，依据PSI8400压力扫描阀和VXI数据采集设备采样频率的差异，得到匹配特定角度点的模型压力数据矩阵行数，
Figure BDA0003631287920000041
Figure BDA0003631287920000042
最后依据对应点数，匹配需找模型压力数据矩阵对应行数，进行数据提取，得到-4～20°角度范围的49×(n+1)模型压力数据矩阵。
本实施例采用的PSI8400压力扫描阀是一个模块化并行处理的压力采集***，在满足指定测量任务的输入部件内部，将最多64块高速8位微处理器合并集成为一块32位微处理器，可以提供非常高的采集和吞吐测量速率，为实现压力数据的连续测量技术提供了硬件保障。

Claims (3)

1.一种基于压力扫描阀的模型表面压力连续测量试验***，包括模型表面的压力采集***和角度采集***及主控机，其特征在于：所述的压力采集***包括两套PSI8400压力扫描阀、***处理器、光纤接口单元、扫描阀数字化接口单元、扫描阀接口单元和多套压力校准单元，主控机与***处理器通过以太网通讯，***处理器分别与光纤接口单元、多套压力校准单元电信号连接，光纤接口单元与扫描阀数字化接口单元光纤通讯，扫描阀数字化接口单元通过扫描阀接口单元与两套PSI8400压力扫描阀连接，所述的角度采集***包括VXI数据采集设备，VXI数据采集设备与主控机电信号连接；主控机通过触发形式触发两套采集***同时按各自的采样率开始采集，VXI数据采集***实时侦测角度采集通道的信号变化，当角度通道信号的值进入试验角度对应值时，记录对应角度这一时刻距离开始采样的时刻的时间，并根据这一时间去找对应时刻的PSI 8400压力扫描阀的测量值并存储，循环直到完成所有试验角度的压力采集，对所采集的数据按特定的规律进行挑选、处理，从而得到所要求姿态角下的被测参数。
2.根据权利要求1所述的一种基于压力扫描阀的模型表面压力连续测量试验***得出的一种试验方法，其特征在于，方法如下：试验风速稳定后，角度机构开始匀速运行设定的角度范围，VXI数据采集***的采集频率为125Hz，PSI8400压力扫描阀的测点频率为20Hz，通过触发形式触发两套***同时按各自的采样率开始采集，VXI数据采集***实时侦测角度采集通道的信号变化，当角度通道信号的值进入试验角度对应值时，VXI数据采集***记录下当前角度通道对应的天平的测力数据的同时，还要记录对应角度这一时刻距离开始采样时刻的时间，测压采集单元根据这一时间，找到试验角度对应时刻的压力测量值并分析显示、存储，保证了两套采集***采集的数据完全是同一角度、同一时刻的数据，循环直到完成所有试验角度的数据采集，即完成该车次试验。
3.根据权利要求2所述的一种试验方法，其特征在于，方法如下：试验风速稳定后，在设定角度范围内-4～20°，角度机构开始匀速运行，
模型表面压力数据采集：采样周期50ms，每秒钟采集20点，在试验总时间内采集2112点；总时间为105.6s，得到2112×n的数据矩阵；
模型角度数据采集：采样周期8ms，每秒钟采集125点，模型角度行进角速率为0.25°/S，角度范围-4～20°，间隔0.5°，进而得到对应角度点下的采样点序列，最后得到49×2角度、采样点的数据矩阵；
时间序列：通过公式1得到时间序列，即特定角度对应的采样点；再通过公式2，依据PSI8400压力扫描阀和VXI数据采集设备采样频率的差异，得到匹配特定角度点的模型压力数据矩阵行数，
Figure FDA0003631287910000021
Figure FDA0003631287910000022
最后依据对应点数，匹配需找模型压力数据矩阵对应行数，进行数据提取，得到-4～20°角度范围的49×(n+1)模型压力数据矩阵。
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