基于PXI的超高速風(fēng)洞測量系統(tǒng)

一系統(tǒng)概述

1.2 CVI開發(fā)系統(tǒng)

1.3 SQLServer及Delphi

二、硬件部分

2.1常規(guī)測試部分

2.2動態(tài)測試部分

三、軟件部分

3．1常規(guī)測試應(yīng)用程序和動態(tài)測試應(yīng)用程序功能簡介

3．2SQL Server數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能簡介...

3．3數(shù)據(jù)庫客戶端應(yīng)用程序功能簡介

3．4IIS服務(wù)器應(yīng)用程序功能簡介...

系統(tǒng)概述

風(fēng)洞試驗(yàn)是空氣動力學(xué)研究中獲取各種飛行參數(shù)手段，主要有常規(guī)測力、測壓試驗(yàn)、流場校驗(yàn)、動態(tài)實(shí)驗(yàn)等，測試參數(shù)有十幾到二十幾個(gè)，常規(guī)試驗(yàn)測點(diǎn)一般從幾十到幾千個(gè)點(diǎn)，動態(tài)試驗(yàn)幾點(diǎn)到幾十點(diǎn)。

本測試系統(tǒng)針對超高速的激波風(fēng)洞試驗(yàn)，由128通道的常規(guī)測試部分和32通道的動態(tài)測試部分兩部分構(gòu)成，主要完成試驗(yàn)中應(yīng)變天平、壓阻式傳感器、壓電傳感器和熱電偶輸出信號的采集和處理，

硬件采用NI公司的PXI總線模塊化產(chǎn)品，軟件采用NI公司的CVI作為主要的軟件開發(fā)平臺，結(jié)合Microsoft的SQLServer和Borland的Delphi來開發(fā)整個(gè)測量系統(tǒng)的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)。

1.1 PXI總線

PXI規(guī)范是NI公司1997年9月1日發(fā)布的一種新的具有開放性的模塊化儀器總線規(guī)范。PXI管腳的定義已在PICMG（PCI Industrial Computer Manufacturers Group）的儀器分會中注冊，以確保與Compact PCI完全兼容。

PXI系統(tǒng)擁有以下10大特征，從而保證了它能夠達(dá)到與VXI系統(tǒng)相同的技術(shù)指標(biāo)而至少節(jié)約1/3的經(jīng)費(fèi)。

標(biāo)準(zhǔn)Windows操作系統(tǒng)及軟件
132Mbytes/sPCI總線結(jié)構(gòu)，可隨PCI技術(shù)進(jìn)步而提高
適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境的模塊化及堅(jiān)固化
預(yù)先定義的系統(tǒng)功率，集成化的冷卻，以及電磁兼容(EMC)
可與Compact PCI交互操作
具有比臺式PC更多的擴(kuò)展插槽
10MHz系統(tǒng)參考時(shí)鐘
觸發(fā)總線
StarTrigger總線提供超高性能的同步功能
局部總線減輕系統(tǒng)總線的負(fù)擔(dān)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能
基于以上理由，本方案將完全采用PXI技術(shù)路線。

1.2 CVI開發(fā)系統(tǒng)
CVI開發(fā)系統(tǒng)是目前最專業(yè)的測控系統(tǒng)開發(fā)工具包，也是目前最為穩(wěn)健的開發(fā)系統(tǒng)之一。可與NI的PXI硬件產(chǎn)品進(jìn)行無縫集成，使應(yīng)用系統(tǒng)更為穩(wěn)定。

1.3 SQLServer及Delphi
SQLServer是Microsoft公司的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，它擁有對象、連接、線程緩沖池技術(shù)，是目前基于Windows平臺最佳的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。由于其擁有最快的連接速度，所以特別適用于開發(fā)基于Web的應(yīng)用系統(tǒng)。

Delphi是Borland的通用系統(tǒng)開發(fā)平臺，它在Internet/Intranet、Web和電子商務(wù)部分提供了非常強(qiáng)勁的支持。除了開發(fā)一般的Web系統(tǒng)外，它還是一個(gè)通用的RAD工具，使建立的Web應(yīng)用程序可以同時(shí)執(zhí)行在IE和Netscape瀏覽器之中。

二、硬件部分

風(fēng)洞測量系統(tǒng)硬件部分由常規(guī)測試部分和動態(tài)測試部分構(gòu)成。整個(gè)系統(tǒng)的框圖如圖（一）所示：

2.1常規(guī)測試部分
風(fēng)洞測量系統(tǒng)的128通道的常規(guī)測試部分，采用2塊PXI6052E采集卡、16塊SCXI-1143調(diào)理板組成。其中SCXI-1143用于對應(yīng)變天平、壓阻式傳感器、壓電傳感器和熱電偶輸出信號輸出信號進(jìn)行調(diào)理。
常規(guī)測試部分系統(tǒng)指標(biāo)：

①、通道數(shù)：128路差分輸入

②、單通道采樣率：最高3KS/s

③、通道A/D分辨率：16Bits

PXI6052E采集卡性能指標(biāo)：

①、通道數(shù)：16路單端/8路差分

②、分辨率：16Bits

③、輸入量程：±0.05V～±10V

④、采樣率：可高達(dá)333KS/s

SCXI-1143調(diào)理板性能指標(biāo)：

①、通道數(shù)8路

②、輸入信號類型：±50mv to ±5v

③、可編程8階Butterworth低通濾波器：(10Hz-25kHz)

④、±30V輸入電壓保護(hù)

2.2動態(tài)測試部分
動態(tài)測試部分主要用于測量32路快變壓力信號，經(jīng)綜合考慮，選用NI公司最新推出的一款高速并行同步采集卡NI4472，因NI4472為八通道輸入，故選用4張采集卡。動態(tài)測試部分原理結(jié)構(gòu)如圖（三）所示。

整個(gè)動態(tài)測試部分系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)如下：

①、通道數(shù)：32路

②、A/D分辨率：24Bits

③、采樣率：單通道最高102.40KS/s

④、A/D輸入量程：±10V

⑤、抗混疊濾波器

⑥、觸發(fā)方式：通道內(nèi)觸發(fā)、外觸發(fā)

⑦、120dB動態(tài)范圍

⑧、支持交流/直流耦合

三、軟件部分
測量系統(tǒng)的軟件由常規(guī)測試應(yīng)用程序、動態(tài)測試應(yīng)用程序、SQLServer數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、IIS服務(wù)器應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫客戶端應(yīng)用程序及IE瀏覽器組成。各部分關(guān)系如圖4所示，常規(guī)測試應(yīng)用程序和態(tài)測試應(yīng)用程序在開車前和吹風(fēng)結(jié)束后將開車條件和吹風(fēng)數(shù)據(jù)寫入SQLServer數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫客戶端應(yīng)用程序可在網(wǎng)上訪問SQLServer數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的吹風(fēng)數(shù)據(jù)，經(jīng)授權(quán)的遠(yuǎn)程用戶還可使用IE瀏覽器通過IIS服務(wù)器應(yīng)用程序訪問SQLServer數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的吹風(fēng)數(shù)據(jù)。

3．1常規(guī)測試應(yīng)用程序和動態(tài)測試應(yīng)用程序功能簡介
該部分應(yīng)用程序運(yùn)行于WindowsNT或Windows2000操作系統(tǒng)，采用NI的CVI開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)，可與NI的PXI產(chǎn)品做到無縫集成，使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)一部提高。保證風(fēng)洞運(yùn)行穩(wěn)定可靠。軟件的功能包括：

采集系統(tǒng)自檢及校準(zhǔn)（包括采集卡各通道自檢，AD校準(zhǔn)，零點(diǎn)校準(zhǔn)，增益校準(zhǔn)）；
傳感器參數(shù)校準(zhǔn)；
試驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置（包括各通道的采集參數(shù)，風(fēng)洞運(yùn)行參數(shù)和傳感器參數(shù)設(shè)置）；
試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)測（實(shí)時(shí)監(jiān)測試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并能顯示波形）；
試驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動存儲；
試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算（根據(jù)試驗(yàn)要求計(jì)算實(shí)驗(yàn)參數(shù)）；
試驗(yàn)數(shù)據(jù)回顯和試驗(yàn)結(jié)果的初步計(jì)算；
3．2SQL Server數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能簡介
SQL Server是Microsoft公司的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，它擁有對象、連接、線程緩沖池技術(shù)，是目前基于Windows平臺最佳的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。由于其擁有最快的連接速度，所以特別適用于基于Web的應(yīng)用系統(tǒng)。

該部分的主要功能是對風(fēng)洞的吹風(fēng)條件、常規(guī)測試和動態(tài)測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。

3．3 數(shù)據(jù)庫客戶端應(yīng)用程序功能簡介
該部分可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)一定的條件對數(shù)據(jù)庫中的吹風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，顯示曲線圖形，生成打印報(bào)表等功能，是工程人員管理數(shù)據(jù)庫的重要手段。

3．4 IIS服務(wù)器應(yīng)用程序功能簡介
為了將試驗(yàn)數(shù)據(jù)在所、室等指揮自動化系統(tǒng)中安全而有效地實(shí)現(xiàn)共享，該部分采用Delphi開發(fā)環(huán)境進(jìn)行程序編制工作，對訪問數(shù)據(jù)庫的工程人員進(jìn)行嚴(yán)格的身份驗(yàn)證并將之記錄在案，以保證數(shù)據(jù)共享的安全性和廣泛性。

通過該系統(tǒng)經(jīng)授權(quán)的工程和管理人員，可利用IE瀏覽器在指揮自動化網(wǎng)上訪問吹風(fēng)數(shù)據(jù)。