五孔探针测试系统

一、总体方案

超音速流场参数测试系统由上位机（计算机），信号采集系统和测试部分三大部分组成。（如图1-1所示）。实验过程中，通过总压探针、总温探针和五孔探针感知流场压力温度信号，由信号采集系统将超音速的物理信号化为数字信号传入上位机，经过五孔探针插值算法，获得测点位置的总压、总温、静压及速度大小和方向。完成一个点的流场测量后，上位机通过信号采集系统中运动控制器控制位移机构移动至下一测量位置继续测试，直至完成整个流场测试。测试的位置和轨迹可以通过布点文件详细控制，在需要加密的区域可以进行局部加密。

二、五孔探针测试系统组成和性能分析

1、16位高分辨率

    本系统采用的采集平台具有16位高分辨率，保证了所采数据的准确性。

2、采集时钟可调

     测试系统所测得的数据每隔1秒钟更新一次，间隔时间可调，最小间隔10ms。

3、16路差分单端模拟量输入方式

   差分单端模拟量输入信号可以有效抑制共模干扰信号，提高采集精度。

4、五孔气动探针

本系统测试探针采用五孔气动探针，可允许测量的最大角度为±30°，测量马赫数范围为0-60m/s，压力测试范围为±2.5KPa。

5、 位移机构

200*200+φ100mm三轴位移系统，位移台精度0.01mm，旋转台精度0.01°，夹持部分配隔热材料。

6、 截面测试软件

本系统结合VB可视化编程方法，嵌入五孔探针插值算法，实现对叶栅流道二维截面气动参数的快速、准确测量。该软件操作界面友好，交互性强，具有很好的应用拓展功能，本系统采用TCP/IP信号传输，实现了数据的无线传输，避免了物理信号的远距离传输，提高了传感器的响应速度。

三、系统配置内容

   1、配置清单

（1）                      压力扫描阀

压力扫描阀如下图所示。前面板用于采集信号的输入，通道1~16为压力物理信号的输入（部分扫描阀通道1为大气压力传感器，通道2不可连接软管）。航插头为供电以及通讯线。

（2）                      位移机构

位移机构主要用于驱动探针的行走，以便实现五孔探针的流场测试过程。本系统选用4轴位移平台（3轴平动+1轴转动）来实现探针的运动，同时提供四轴运动控制器实现计算机远程自动控制。如图3-3所示。

（3）                      五孔探针

五孔探针直接与流场接触，通过感受压力信号并与校准文件结合得到测试点的流场压力和速度信息。五孔探针结构如下，

五孔探针
（尺寸定制）	组成	探杆、探头和导压管
	孔序定义

（4）                      实验测试与后处理软件

（a）压力采集

    测试软件压力测量主界面如图3-4-1所示。在软件中可实时动态监测测试过程中相关参数的数值变化情况。相关参数包括：

（b）运动控制

电机调试：单击“电机调试”中的，会出现电机调试面板，程序操作人员可根据需要进行坐标架位置调整，调试完成后，单击，可隐藏调试界面。在电机调试之前，需要对X、Z及R轴运行方式进行“参数设置”，各轴设置细节如图3-5所示。

a.       “SET”中只需改变螺距和速度参数，其余参数与坐标架本身有关。螺距是指螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。速度表征坐标架移动快慢。

b.       “RUN”中，给定运行是指固定每一步的行进距离，并通过“增加”、“减少”命令按钮控制行进方向；连续运行是指坐标架持续运行到限位开关位置，“正转”、“反转”控制运行方向；目标运行是指运行至某一坐标位置。

c.       显示当前坐标位置，按钮是指将当前坐标修正为0。

d.       灰色按钮表示当前正在设置的运动轴。

*注意线性测试时，只能选择X轴控制！！！

e.       所有轴设置完毕，点击退出电机调试界面。

C.       数据处理

在确认完成必要步骤后，单击，系统自动弹出如图3-6所示的对话框，设置测试结果文件（默认为“.dat”）的保存路径和文件名称。点击“保存”后，系统随后弹出如图3-7所示对话框，此功能为记录每一测试点时所有通道的数据（默认为“.dat”）。点击“保存”确认后测试开始，坐标架在程序控制下按照布点文件移动，并可在程序主界面实时观测测试情况，如图3-8所示（以矩形测试截面为例）。图3-8为测量截面各布点处速度和损失情况，布点的颜色代表流动损失的大小，颜色偏向红色的区域的损失较大，布点处的短线为速度矢量，代表流体在截面上流动速度的大小和方向，具体数据见保存的“xxx.dat”文件。同时，“探针数据”中五孔探针示意图中也会动态显示测试结果，颜色由蓝向红代表了压力的由小变大，矢量线段代表了相对五孔探针的风速和风向，如图3-9所示。测试结束后会弹出如图3-10所示对话框，点击“确定”结束测试。

四、注意事项

1、       请检查包转是否完好，并核对机箱内传感器数量与类型是否与您选购的产品相符

2、       确认供电电压是否正确

3、       测试系统接电时，应按照先机箱后电源板的顺序接入

4、       避免安装在油污、有灰尘环境，以免损毁产品

5、       禁止不按照设计要求测量介质

6、       禁止超量程使用

7、       用户在使用时请不要自行拆卸，以免损坏产品

8、       机箱内均为精密仪器，使用时需远离高电压，电磁干扰严重的地方

9、       严禁操作人员暴力插拔探针与测试系统之间的PU气管，这将会导致传感器压力薄膜破损。

10、       多孔气动探针为易损件，每次测试结束后请将多孔气动探针放置于清洁无尘环境中，以免灰尘堵塞探针头部。

11、       如有维修更换，请在寄回前务必把机箱的杂物清理干净，特别是对人身健康有害的物质，如腐蚀性，有毒的，致癌的或有辐射性的物质