基于光纤陀螺的横向连续测量系统技术方案

本实用新型专利技术公开了基于光纤陀螺的横向连续测量系统，包括试验模型、光纤陀螺角度传感器系统、数模转换系统、数据采集系统、压力采集系统、主控计算机、天平、测压管路、模型支撑机构以及模型支撑机构运行控制系统；试验模型设置在模型支撑机构上，模型支撑机构运行控制系统分别与主控计算机及模型支撑机构连接，天平设置在试验模型内部，光纤陀螺角度传感器系统与试验模型连接，压力采集系统与测压管路连接，数据采集系统分别与数模转换系统、天平、压力采集系统连接，数据采集系统与主控计算机连接，本实用新型专利技术实现了风洞试验横向方向上数据的连续采集，丰富了试验数据，提高了试验效率；具有测量精度高、动态响应性能好、数据采集实时性好等优点。时性好等优点。时性好等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于光纤陀螺的横向连续测量系统


[0001]本技术涉及航空气动力风洞试验
，尤其涉及一种基于光纤陀螺的横向连续测量系统。

技术介绍

[0002]在航空气动力风洞试验
，常规测力试验是采用六分量天平，在稳定的速压下测量不同模型姿态角下的模型气动力数据。目前在进行常规测力试验时，在横向方向上往往是采用逐点测力的方式，即在试验中是按照计划的姿态角确定试验点，每控制到位一点就测量一点，从而完成一个完整的角度序列试验数据的测量。这种方法采集的数据虽然稳定，但数据量少，不能够全面的反映飞机的气动力特征。

技术实现思路

[0003]本技术的目的：提出基于光纤陀螺的横向连续测量系统，实现风洞试验横向方向上的连续测量。
[0004]本技术的技术方案：
[0005]基于光纤陀螺的横向连续测量系统，包括试验模型、光纤陀螺角度传感器系统、数模转换系统、数据采集系统、压力采集系统、主控计算机、天平、测压管路、模型支撑机构以及模型支撑机构运行控制系统；
[0006]所述的试验模型设置在模型支撑机构上，模型支撑机构运行控制系统分别与主控计算机及模型支撑机构连接，模型支撑机构运行控制系统接收主控计算机的运行启动指令，控制模型支撑机构转动；
[0007]所述的天平设置在试验模型内部，用于采集作用在试验模型上的空气载荷；
[0008]所述的光纤陀螺角度传感器系统与试验模型连接，用于采集试验模型的模型姿态角，光纤陀螺角度传感器系统采集到的模型姿态角此时为数字信号，光纤陀螺角度传感器系统与数模转换系统连接，数模转换系统将试验模型的模型姿态角由数字信号转换成模拟信号；
[0009]所述的压力采集系统与测压管路连接，用于采集测压管路上测量的风洞压力值；
[0010]所述的数据采集系统分别与数模转换系统、天平、压力采集系统连接，分别采集试验模型的模型姿态角、空气载荷以及风洞压力值；
[0011]所述的数据采集系统与主控计算机连接，将采集的试验模型的模型姿态角、空气载荷以及风洞压力值传输给主控计算机。
[0012]进一步的，所述的测压管路设置在风洞洞体内，用于测量风洞压力值。
[0013]进一步的，所述的空气载荷包括法向力、轴向力、横向力以及俯仰力矩、偏航力矩、俯仰力矩；所述的模型姿态角包括试验模型在滚转、偏航、俯仰三个方位的角度值。
[0014]进一步的，所述的光纤陀螺角度传感器系统包括陀螺仪、通讯电缆、标准电源，所述的标准电源为陀螺仪提供24V电源，并通过通讯电缆与数模转换系统连接，进行数据传
输。
[0015]进一步的，所述的陀螺仪设置在试验模型内部。
[0016]进一步的，所述的数模转换系统包括交变直流模块型电源、稳压单组输出转换器、数模转换器和仪表放大器，所述的交变直流模块型电源输出的电压经稳压单组输出转换器转换后，给数模转换器供电，数模转换器与仪表放大器连接，将数模转换器输出的模拟信号进行放大输出。
[0017]进一步的，所述的数模转换器包括权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关，所述的基准电源、模拟开关、权电阻网络、运算放大器依次连接，模拟开关用于接收光纤陀螺角度传感器系统输出的试验模型模型姿态角数字信号，权电阻网络将数字信号转换成模拟信号，输出到运算放大器进行放大。
[0018]进一步的，所述的权电阻网络内部设置有32Bit内核单片机、16Bit数模转换芯片，32Bit 内核单片机将光纤陀螺角度传感器系统发出的试验模型模型姿态角数字信号进行解析，将解析出来的值通过SPI接口传输到16Bit数模转换芯片进行转换，转换成模拟信号。
[0019]进一步的，所述的光纤陀螺角度传感器系统采集的模型姿态角角度范围为-100
°
～+100
°
，数模转换系统输出给数据采集系统的试验模型姿态角数字模拟信号为0-10V直流电压信号。
[0020]本技术的有益效果：
[0021]与现有技术相比，本技术实现了风洞试验横向方向上数据的连续采集，丰富了试验数据，提高了试验效率；具有测量精度高、动态响应性能好、数据采集实时性好等优点。本技术安装简便、运行稳定，可靠性高，目前已在风洞试验系统中得到应用，应用效果良好。
附图说明
[0022]图1是本技术的系统结构示意图；
[0023]图2是本技术的方法流程图；
[0024]图3是本技术数模转换器原理图。
具体实施方式
[0025]下面对照附图，通过对实施例的描述，对本技术的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本技术的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解：
[0026]如图1所示，基于光纤陀螺的横向连续测量系统，包括试验模型、光纤陀螺角度传感器系统、数模转换系统、数据采集系统、压力采集系统、主控计算机、天平、测压管路、模型支撑机构以及模型支撑机构运行控制系统；
[0027]所述的试验模型设置在模型支撑机构上，模型支撑机构运行控制系统分别与主控计算机及模型支撑机构连接，模型支撑机构运行控制系统接收主控计算机的运行启动指令，控制模型支撑机构转动；
[0028]所述的天平设置在试验模型内部，用于采集作用在试验模型上的空气载荷；
[0029]所述的光纤陀螺角度传感器系统与试验模型连接，用于采集试验模型的模型姿态角，光纤陀螺角度传感器系统采集到的模型姿态角此时为数字信号，光纤陀螺角度传感器系统与数模转换系统连接，数模转换系统将试验模型的模型姿态角由数字信号转换成模拟信号；
[0030]所述的压力采集系统与测压管路连接，用于采集测压管路上测量的风洞压力值；
[0031]所述的数据采集系统分别与数模转换系统、天平连接、压力采集系统，分别采集试验模型的模型姿态角、空气载荷以及风洞压力值，测压管路设置在风洞洞体内，用于测量风洞压力值。
[0032]所述的数据采集系统与主控计算机连接，将采集的试验模型的模型姿态角(模型姿态角包括试验模型在滚转、偏航、俯仰三个方位的角度值)、空气载荷(空气载荷包括法向力、轴向力、横向力以及俯仰力矩、偏航力矩、俯仰力矩)以及风洞压力值传输给主控计算机。
[0033]所述的光纤陀螺角度传感器系统包括陀螺仪、通讯电缆、标准电源，陀螺仪设置在试验模型内部，所述的标准电源为陀螺仪提供24V电源，并通过通讯电缆与数模转换系统连接，进行数据传输。
[0034]如图3所示，所述的数模转换系统包括交变直流模块型电源、稳压单组输出转换器、数模转换器和仪表放大器，所述的交变直流模块型电源输出的电压经稳压单组输出转换器转换后，给数模转换器供电，数模转换器与仪表放大器连接，将数模转换器输出的模拟信号进行放大输出。
[0035]所述的数模转换器包括权电阻网络本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于光纤陀螺的横向连续测量系统，包括试验模型，其特征在于：还包括光纤陀螺角度传感器系统、数模转换系统、数据采集系统、压力采集系统、主控计算机、天平、测压管路、模型支撑机构以及模型支撑机构运行控制系统；所述的试验模型设置在模型支撑机构上，模型支撑机构运行控制系统分别与主控计算机及模型支撑机构连接，所述的天平设置在试验模型内部，所述的光纤陀螺角度传感器系统与试验模型连接，所述的压力采集系统与测压管路连接，所述的数据采集系统分别与数模转换系统、天平、压力采集系统连接，所述的数据采集系统与主控计算机连接。2.根据权利要求1所述的基于光纤陀螺的横向连续测量系统，其特征在于：所述的测压管路设置在风洞洞体内，用于测量风洞压力值。3.根据权利要求1所述的基于光纤陀螺的横向连续测量系统，其特征在于：所述的光纤陀螺角度传感器系统包括陀螺仪、通讯电缆、标准电源，所述的标准电源为陀螺仪提供24V电源，并通过通讯电缆与数模转换系统连接，进行数据传输。4.根据权利要求3所述的基于光纤陀螺的横向连续测量系统，其特征在于：所述的陀螺仪设置在试验模型内部。5.根据权利要求1所述的基于光纤陀螺的横向连续测量系统，其特征在于：所述的数模转换系统包括交变直流模块型电源、稳压单组输出转换器、数模转换器和...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴旺，肖长玲，王建锋，张伟，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所，
类型：新型
国别省市：