[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

说明书

本发明公开了一种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，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。本发明提供一种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，其通过提供一种模块化的温度测量装置，通过一个系统实现128个通道的温度测量，集成度度，对热电偶的应用型号范围要求低，且模块化强度高，具有小型化、低功耗、高可靠，抗干扰强的特点，故其能较好地应用于高超声速高温风洞大面积温度分布测量试验中。

技术领域

本发明属于高超声速高温风洞试验测试技术领域，具体涉及一种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。

背景技术

高超声速高温风洞试验环境电气设备繁多，存在大功率的伺服电机，液压控制系统、模型姿态控制系统等设备引起的干扰强，现场电气噪声量值高。大面积温度分布测量试验中，K型、S型和铱铑热电偶的信号十分微弱，试验中热电偶信号淹没在电气噪声中，造成温度测试值波动，误差偏大。且热电偶的冷端随风洞高温环境温度变化，冷端输出值也一直变化。

一般的温度测试设备A/D转换位数偏低，信噪比低，噪声对热电偶电压信号影响很大，冷端测试系统不准确，造成温度测量数据与实际值偏差很大。另外由于高超声速高温风洞试验环境是高真空、高温度、强干扰、强污染，常规的温度测试设备无法在高超声速高温风洞试验环境中运行，需要把温度测试设备模块化，安装到试验模型中，这就要求温度测量模块具备小型化、低功耗、高可靠，抗干扰强的特点，同时因为需要对高温风洞大面积温度分布进行测量，而现有设备的集成度较差，无法满足一个系统实现较多通道的温度测量需要。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于高超声速高温风洞大面积温度分布的测试系统，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。

优选的是，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。

优选的是，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。

一种应用高超声速高温风洞大面积温度分布测试系统的方法，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；