基于LabVIEW的风洞数据采集与控制系统

　　开发一个可用于飞机配置与组件的动静力测量、可用于电源设备的进气测试(即进气兼容性研究)、可用于稳定性导数评估的微震荡测试，也可用于模拟飞机失速与尾旋形成的高震荡与旋转导数的功能全面的、灵活可靠的测试系统。

　　利用NI的PXI与SCXI平台以及LabVIEW实时软件，开发一个可靠且高度精确的数据采集与控制系统。

　　"NI LabVIEW帮助我们实现了高达2 kHz的ESP端口切换速率，并通过缩短风洞的整个操作周期为客户节省费用。我们在压力测量中实现0.01% FS的精度。"

　　风洞是一种空气动力学测试设备，它用于研究物体周围的气流模式并测量作用其上的空气动力。一个典型的风洞包含一个安置飞机模型的测试部分、一个位于该测试部分之前的压缩部分与稳定部分和一个位于该测试部分之后的扩散部分。位于该扩散部分的风扇提供所需的气流。这样的配置准确地模拟了飞机与气流间的相对运动。

　　风洞测试中的测量系统通常包含动静力测量、压力分布测量和用于依风向确定模型方向的位置测量。

　　系统配置

　　数据采集系统是一个包含有NI SCXI-1125模块的基于PXI的系统，用于接收来自压力扫描仪的压力测量结果。扫描仪中的压力端口的切换通过NI PXI-6527 完成，同时它也负责切换与监测系统中隔离阀、蝴蝶阀和球形阀的状态。

　　SCXI-1125用于采集压力传感器的输出以计算马赫数。该系统利用NI SCXI-1520 的六个通道采集来自六个张力测量装置的作用力数值。一个NI PXI-7344 运动控制器板卡控制与运动控制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系统。PXI-4472也用于振动与声压测量。

　　系统实现

　　系统软件基本分成两个模块，校准模块与采集模块。

　　校准模块——软件利用五点校准法校准压力传感器、ESP(电子压力扫描仪)和张力测量装置平衡。通过软件完成作用力平衡的端到端校准，以创建校准矩阵。NI LabVIEW 用于方便校准的执行，并提供非常准确的结果。该系统还可以验证校准的效果。

　　在创建新的校准并通过压力检验验证校准效果时所使用的GUI屏幕显示如图1 和图2 所示。

　　图1.ESP 校准屏幕显示

　　图2.经过校准的压力值的验证

　　采集模块——前面所提及的研究涉及两个基本的测量，压力测量和作用力测量。这两个测量都通过两阶段完成：一阶段采集压力与张力测量装置平衡的偏移量，另一阶段完成实际测量。偏移量将从第二阶段的测量中抽取，然后映射至对应的工程数值。