[发明专利]用于高超声速高温风洞大面积温度分布的测试系统及方法

权利要求书

1.一种用于高超声速高温风洞大面积温度分布的测试系统，其特征在于，包括：

通过网线与远端上位机连通的测控单元，其被配置为包括测控主机以及设置在其内的主控模块、主机采集模块；

通过线缆与测控主机进行数据通信，以对风洞大面积温度分布进行采集的数据采集单元，其被配置为包括8个采集前端以及与其相配合的热电偶组；

其中，所述主控模块被配置为采用嵌入式ARM+FPGA芯片，所述主机采集模块被配置为采用四块FPGA芯片，所述主控模块通过相配合的背板总线与主机采集模块连通；

各采集前端均包括2块采集芯片，各采集芯片被配置为采用24位8通道的并行AD采集芯片，进而与主机采集模块构建128通道的测试通道。

2.如权利要求1所述的用于高超声速高温风洞大面积温度分布的测试系统，其特征在于，所述ARM+FPGA芯片的型号被配置为采用xilinx zynq7020全可编程芯片，所述FPGA的型号被配置为采用xilinx spartan6系列。

3.如权利要求1所述的用于高超声速高温风洞大面积温度分布的测试系统，其特征在于，各采集前端通过相配合的多个螺丝端子分别与电压模块、热电偶组实现连接；

各采集前端的内部腔体设置有相配合的恒温板，其上布置有测量参考端温度变化的测试点，所述热电偶的参考端被配置为与测试点连接；

各采集前端上设置有与各测试通道相配合的程控增益放大器。

4.一种应用如权利要求1-3任一项所述测试系统的方法，其特征在于，包括：

热电偶将获取测温模型各测点的温度信号，通过线缆传输给各采集前端；

程控放大器对接收到的不同量程温度信号进行放大处理，并将处理后的信号发送至对应的AD采集芯片；

AD采集芯片完成温度信号的AD转换，各采集前端均采用过采样技术采集温度信号，冷端温度值采用滑动平均方法得到，采集的温度信号根据热电偶类型和冷端温度值处理为温度数据；

前端采集模块基于其ID编号对温度数据进行打包处理，并通过高速总线将打包的温度数据发送到主机采集模块；

主机采集模块通过ID编号识别接收到的温度数据，并根据用户设置的采样率得到对应的温度数据，进而通过以太网与上位机进行指令控制和数据交互。

5.如权利要求4所述的用于高超声速高温风洞大面积温度分布的测试系统，其特征在于，在温度信号过采样技术中，过采样频率为100000点/秒，过采样的数据通过10点平均在采集前端的采样频率降低到10000点/秒，主机采集模块的采样率按每秒10000、5000、2000、1000、500、200、100点分档可选，通过抽点平均实现降噪处理。

6.如权利要求4所述的用于高超声速高温风洞大面积温度分布的测试系统，其特征在于，滑动平均滤波技术，是先在各采集前端缓存中建立一个数据缓冲区，依顺序存放N个采样数据，每采进一个新数据，就将最早采集的那个数据丢掉，而后计算包括新数据在内的N个数据的算术平均值作为该时刻的冷端温度数据，同时将其写入缓冲区的第N点位置。