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更新時間：2024-11-19
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五孔探針測試系統
一、總體方案
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圖1-1 超音速流場參數測試系統構成原理圖 |
二、五孔探針測試系統組成和性能分析
1、16位高分辨率
本系統采用的采集平臺具有16位高分辨率，保證了所采數據的準確性。
2、采集時鐘可調
測試系統所測得的數據每隔1秒鐘更新一次，間隔時間可調，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°，測量馬赫數范圍為0-60m/s，壓力測試范圍為±2.5KPa。
5、 位移機構
200*200+φ100mm三軸位移系統，位移臺精度0.01mm，旋轉臺精度0.01°，夾持部分配隔熱材料。
6、 截面測試軟件
本系統結合VB可視化編程方法，嵌入五孔探針插值算法，實現對葉柵流道二維截面氣動參數的快速、準確測量。該軟件操作界面友好，交互性強，具有很好的應用拓展功能，本系統采用TCP/IP信號傳輸，實現了數據的無線傳輸，避免了物理信號的遠距離傳輸，提高了傳感器的響應速度。
1、配置清單
序號 | 名稱 | 型號 | 參數 | 數量 |
1 | 壓力掃描閥 | HF-PMS-I-2-1-A-T-00-T1-A
| 量程-2.5~2.5kpa(表壓)，精度0.1%FS，過載能力2×，采樣頻率100Hz,16個通道，支持TCP/IP通訊協議，環境濕度0%~95%（無凝結、無結霜），工作溫度-20~60℃，補償溫度0~60℃。 | 1 |
2 | 步進運動控制器 | HF-MCB-I-BC-4-A-T1-A | 4 軸運動控制系統，每軸可獨立控制，信號支持脈沖輸出，脈沖響應頻率0~200kHz,脈沖輸出頻率誤差值<0.1%，輸出電流0.1~5.6A可調，10/100M自適應以太網通訊接口，供電電源220V。 | 1 |
3 | 步進位移機構 | HF-MCB-I-BC-4-D | 步進電動平移臺:行程1000mm,軸間隙<0.02mm,螺桿導程<5mm,重復定位精<0.005mm。 | 3 |
步進電動旋轉臺:旋轉角度360°，最大承重40Kg，重復定位精度<0.01°，臺面直徑Φ200mm 。 | 1 | |||
4 | 五孔探針 | HF-PRB-05-L-BDT-HT-LT | L型304不銹鋼探針，長度按要求定制，速度精度0.1m/s，角度精度±0.5°，配合壓力掃描閥后的測量速度范圍0-60m/s。 | 1 |
5 | 五孔測試上位機軟件 | HF-DAQ-I-P-16 | 主要功能包括：掃描閥數據采集、數據保存、運動控制、五孔探針自動移測、五孔探針插值算法。 | 1 |
（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
位移機構主要用于驅動探針的行走，以便實現五孔探針的流場測試過程。本系統選用4軸位移平臺（3軸平動+1軸轉動）來實現探針的運動，同時提供四軸運動控制器實現計算機遠程自動控制。如圖3-3所示。
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圖 3-3-a 電動位移臺（示意圖） | 圖 3-3-b 四軸運動控制器 |
（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文件結合得到測試點的流場壓力和速度信息。五孔探針結構如下，
五孔探針 | |||
 | 組成 | 探桿、探頭和導壓管 | |
孔序定義 |
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（4） 實驗測試與后處理軟件
（a）壓力采集
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圖3-4-1 測試軟件主界面 |
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監測測試過程中相關參數的數值變化情況。相關參數包括：
環境參數 | 大氣壓力（Pa） |
大氣溫度（K） | |
來流條件 | 來流總壓（Pa） |
來流總溫（K） | |
來流馬赫數（Ma） | |
測點參數 | 測點總壓（Pa） |
測點靜壓（Pa） | |
測點馬赫數（Ma） | |
測點速度（m/s） | |
測點a（Alpha）角 | |
測點β（Beta）角 |
（b）運動控制
電機調試：單擊“電機調試"中的
，會出現電機調試面板，程序操作人員可根據需要進行坐標架位置調整，調試完成后，單擊
，可隱藏調試界面。在電機調試之前，需要對X、Z及R軸運行方式進行“參數設置"，各軸設置細節如圖3-5所示。
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圖3-5 X、Z及R軸運行參數設置界面 |
a. “SET"中只需改變螺距和速度參數，其余參數與坐標架本身有關。螺距是指螺紋上相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。速度表征坐標架移動快慢。
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；連續運行是指坐標架持續運行到限位開關位置，“正轉"、“反轉"控制運行方向；目標運行是指運行至某一坐標位置。
c. 
顯示當前坐標位置，
按鈕是指將當前坐標修正為0。
d. 
灰色按鈕表示當前正在設置的運動軸。
*注意線性測試時，只能選擇X軸控制！！！
e. 所有軸設置完畢，點擊
退出電機調試界面。
C. 數據處理
在確認完成必要步驟后，單擊
，系統自動彈出如圖3-6所示的對話框，設置測試結果文件（默認為“.dat"）的保存路徑和文件名稱。點擊“保存"后，系統隨后彈出如圖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據（默認為“.dat"）。點擊“保存"確認后測試開始，坐標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，具體數據見保存的“xxx.dat"文件。同時，“探針數據"中五孔探針示意圖中也會動態顯示測試結果，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速和風向，如圖3-9所示。測試結束后會彈出如圖3-10所示對話框，點擊“確定"結束測試。
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圖3-6 測試結果文件保存 | |
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（a）提示框 | （b）保存文件 |
圖3-7 測試實時結果保存 | |
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圖3-8 測量截面各布點處速度和損失情況 | |
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圖3-9 五孔探針的動態變化 | |
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圖3-10 測試結束提示 | |
1、 請檢查包轉是否完好，并核對機箱內傳感器數量與類型是否與您選購的產品相符
2、 確認供電電壓是否正確
3、 測試系統接電時，應按照先機箱后電源板的順序接入
4、 避免安裝在油污、有灰塵環境，以免損毀產品
5、 禁止不按照設計要求測量介質
6、 禁止超量程使用
7、 用戶在使用時請不要自行拆卸，以免損壞產品
8、 機箱內均為精密儀器，使用時需遠離高電壓，電磁干擾嚴重的地方
9、 嚴禁操作人員暴力插拔探針與測試系統之間的PU氣管，這將會導致傳感器壓力薄膜破損。
10、 多孔氣動探針為易損件，每次測試結束后請將多孔氣動探針放置于清潔無塵環境中，以免灰塵堵塞探針頭部。
11、 如有維修更換，請在寄回前務必把機箱的雜物清理干凈，特別是對人身健康有害的物質，如腐蝕性，有毒的，致癌的或有輻射性的物質
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