五孔探針測試系統(tǒng)

一、總體方案

超音速流場參數(shù)測試系統(tǒng)由上位機（計算機）,，信號采集系統(tǒng)和測試部分三大部分組成,。（如圖1-1所示）。實驗過程中,，通過總壓探針,、總溫探針和五孔探針感知流場壓力溫度信號，由信號采集系統(tǒng)將超音速的物理信號化為數(shù)字信號傳入上位機,，經(jīng)過五孔探針插值算法,，獲得測點位置的總壓,、總溫、靜壓及速度大小和方向,。完成一個點的流場測量后,，上位機通過信號采集系統(tǒng)中運動控制器控制位移機構(gòu)移動至下一測量位置繼續(xù)測試，直至完成整個流場測試,。測試的位置和軌跡可以通過布點文件詳細控制,，在需要加密的區(qū)域可以進行局部加密。

二,、五孔探針測試系統(tǒng)組成和性能分析

1,、16位高分辨率

    本系統(tǒng)采用的采集平臺具有16位高分辨率，保證了所采數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,。

2,、采集時鐘可調(diào)

     測試系統(tǒng)所測得的數(shù)據(jù)每隔1秒鐘更新一次,，間隔時間可調(diào),，最小間隔10ms。

3,、16路差分單端模擬量輸入方式

   差分單端模擬量輸入信號可以有效抑制共模干擾信號,，提高采集精度。

4,、五孔氣動探針

本系統(tǒng)測試探針采用五孔氣動探針,，可允許測量的最大角度為±30°，測量馬赫數(shù)范圍為0-60m/s,，壓力測試范圍為±2.5KPa,。

5、 位移機構(gòu)

200*200+φ100mm三軸位移系統(tǒng),，位移臺精度0.01mm,，旋轉(zhuǎn)臺精度0.01°，夾持部分配隔熱材料,。

6,、 截面測試軟件

本系統(tǒng)結(jié)合VB可視化編程方法，嵌入五孔探針插值算法,，實現(xiàn)對葉柵流道二維截面氣動參數(shù)的快速,、準(zhǔn)確測量。該軟件操作界面友好,，交互性強,，具有很好的應(yīng)用拓展功能，本系統(tǒng)采用TCP/IP信號傳輸,，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無線傳輸,，避免了物理信號的遠距離傳輸,，提高了傳感器的響應(yīng)速度。

三,、系統(tǒng)配置內(nèi)容

   1,、配置清單

（1）                      壓力掃描閥

壓力掃描閥如下圖所示,。前面板用于采集信號的輸入,，通道1~16為壓力物理信號的輸入（部分掃描閥通道1為大氣壓力傳感器，通道2不可連接軟管）。航插頭為供電以及通訊線,。

（2）                      位移機構(gòu)

位移機構(gòu)主要用于驅(qū)動探針的行走,，以便實現(xiàn)五孔探針的流場測試過程。本系統(tǒng)選用4軸位移平臺（3軸平動+1軸轉(zhuǎn)動）來實現(xiàn)探針的運動,，同時提供四軸運動控制器實現(xiàn)計算機遠程自動控制,。如圖3-3所示。

（3）                      五孔探針

五孔探針直接與流場接觸,，通過感受壓力信號并與校準(zhǔn)文件結(jié)合得到測試點的流場壓力和速度信息,。五孔探針結(jié)構(gòu)如下，

五孔探針
（尺寸定制）	組成	探桿,、探頭和導(dǎo)壓管
	孔序定義

（4）                      實驗測試與后處理軟件

（a）壓力采集

    測試軟件壓力測量主界面如圖3-4-1所示,。在軟件中可實時動態(tài)監(jiān)測測試過程中相關(guān)參數(shù)的數(shù)值變化情況。相關(guān)參數(shù)包括：

（b）運動控制

電機調(diào)試：單擊“電機調(diào)試"中的,，會出現(xiàn)電機調(diào)試面板,，程序操作人員可根據(jù)需要進行坐標(biāo)架位置調(diào)整，調(diào)試完成后,，單擊,，可隱藏調(diào)試界面。在電機調(diào)試之前,，需要對X,、Z及R軸運行方式進行“參數(shù)設(shè)置",，各軸設(shè)置細節(jié)如圖3-5所示,。

a.       “SET"中只需改變螺距和速度參數(shù),，其余參數(shù)與坐標(biāo)架本身有關(guān),。螺距是指螺紋上相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點間的軸向距離。速度表征坐標(biāo)架移動快慢,。

b.       “RUN"中,，給定運行是指固定每一步的行進距離，并通過“增加",、“減少"命令按鈕控制行進方向,；連續(xù)運行是指坐標(biāo)架持續(xù)運行到限位開關(guān)位置，“正轉(zhuǎn)",、“反轉(zhuǎn)"控制運行方向,；目標(biāo)運行是指運行至某一坐標(biāo)位置。

c.       顯示當(dāng)前坐標(biāo)位置,，按鈕是指將當(dāng)前坐標(biāo)修正為0,。

d.       灰色按鈕表示當(dāng)前正在設(shè)置的運動軸。

*注意線性測試時，只能選擇X軸控制?。,。?/span>

e.       所有軸設(shè)置完畢,，點擊退出電機調(diào)試界面,。

C.       數(shù)據(jù)處理

在確認完成必要步驟后，單擊,，系統(tǒng)自動彈出如圖3-6所示的對話框,，設(shè)置測試結(jié)果文件（默認為“.dat"）的保存路徑和文件名稱。點擊“保存"后,，系統(tǒng)隨后彈出如圖3-7所示對話框,，此功能為記錄每一測試點時所有通道的數(shù)據(jù)（默認為“.dat"）。點擊“保存"確認后測試開始,，坐標(biāo)架在程序控制下按照布點文件移動,，并可在程序主界面實時觀測測試情況，如圖3-8所示（以矩形測試截面為例）,。圖3-8為測量截面各布點處速度和損失情況,，布點的顏色代表流動損失的大小，顏色偏向紅色的區(qū)域的損失較大,，布點處的短線為速度矢量,，代表流體在截面上流動速度的大小和方向，具體數(shù)據(jù)見保存的“xxx.dat"文件,。同時,，“探針數(shù)據(jù)"中五孔探針示意圖中也會動態(tài)顯示測試結(jié)果，顏色由藍向紅代表了壓力的由小變大,，矢量線段代表了相對五孔探針的風(fēng)速和風(fēng)向,，如圖3-9所示。測試結(jié)束后會彈出如圖3-10所示對話框,，點擊“確定"結(jié)束測試,。

四、注意事項

1,、       請檢查包轉(zhuǎn)是否完好,，并核對機箱內(nèi)傳感器數(shù)量與類型是否與您選購的產(chǎn)品相符

2、       確認供電電壓是否正確

3,、       測試系統(tǒng)接電時，應(yīng)按照先機箱后電源板的順序接入

4,、       避免安裝在油污,、有灰塵環(huán)境,，以免損毀產(chǎn)品

5、       禁止不按照設(shè)計要求測量介質(zhì)

6,、       禁止超量程使用

7,、       用戶在使用時請不要自行拆卸，以免損壞產(chǎn)品

8,、       機箱內(nèi)均為精密儀器,，使用時需遠離高電壓，電磁干擾嚴(yán)重的地方

9,、       嚴(yán)禁操作人員暴力插拔探針與測試系統(tǒng)之間的PU氣管,，這將會導(dǎo)致傳感器壓力薄膜破損。

10,、       多孔氣動探針為易損件,，每次測試結(jié)束后請將多孔氣動探針放置于清潔無塵環(huán)境中，以免灰塵堵塞探針頭部,。

11,、       如有維修更換，請在寄回前務(wù)必把機箱的雜物清理干凈,，特別是對人身健康有害的物質(zhì),，如腐蝕性，有毒的,，致癌的或有輻射性的物質(zhì)