一种检查风洞测量设备初读数的方法
【专利摘要】本发明公开了一种检查风洞测量设备初读数的方法，风洞试验前，以200Hz～500Hz的采样率连续采集测量设备初读数10秒；对采集到的初读数进行计算，分别求出各测量设备初读数信号的幅频特性、均值、峰峰值及对应的物理量等特征值；将各测量设备初读数信号当前的特征值与该设备正常时的特征值及设备的性能指标等进行比较分析，实现对测量设备的工作状态进行检查和确认的目的。采用本发明方法对风洞测量设备初读数进行检查时，初读数采样率高达200Hz～500Hz，数据量大，携带信息多；比较确认时从大量数据中提炼出信号频谱特征、峰峰值、物理量、当前值等进行分析，使得对初读数的检查更加深入和全面。
【专利说明】一种检查风洞测量设备初读数的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属航空航天工业空气动力学风洞试验【技术领域】，涉及一种检查风洞测量设 备初读数的方法。
【背景技术】
[0002] 作为试验空气动力学重要组成部分的风洞试验，其主要任务是利用风洞进行飞 行器模拟试验，测量飞行器模型在风洞中的姿态及感受到的力、力矩、压力、温度等物理 量。此测量工作，由风洞测量设备完成。风洞测量设备初读数，就是风洞测量设备在风洞试 验前的输出值。
[0003] 为了保证风洞测量数据的准确可靠，需要在风洞试验前对测量设备的工作状态进 行全面的检查和确认，目前，这种检查和确认工作主要是通过检查测量设备初读数的方法 实现的。现行的检查风洞测量设备初读数的方法是：风洞试验前随机的采集2?5个测量 设备的初读数，当班岗位人员根据经验对初读数进行人工的分析、判断，从而确认测量设备 的工作状态。现行的检查风洞测量设备初读数的方法的主要缺点是：
[0004] 检查初读数时，只是随机的采集2?5个的初读数，初读数的数据少且无时序关 系，无法从初读数中提取到测量设备输出信号的频域特征和波形信息，所以也就不能从频 域特征和输出曲线波形等方面对设备进行更加深入的检查和分析；
[0005] 人工分析和判别时，因不方便进行较为复杂的物理量转换、精准度估算和频谱分 析的计算等，所以只能进行电压值的简单比对，使分析判断较为肤浅；
[0006] 不同的测量设备分析判别的规则不一致，岗位人员掌握需要时间和经验的积累；
[0007] 从上述方法的缺点可以看出，此检查方法只能对测量设备作表层的分析判别，无 法对测量设备进行较为深入的检查，容易造成测量设备的深层故障难以被发现，从而导致 测量数据质量下降甚至数据报废的严重后果。
【发明内容】
[0008] 为了实现在风洞试验前，对测量设备进行全面、深入的检查，及时发现风洞测量设 备的故障。本发明提出的方法是：风洞试验前，以200Hz?500Hz的采样率连续采集测量 设备初读数10秒；对采集到的初读数进行计算，分别求出各测量设备初读数信号的幅频特 性、均值、峰峰值及对应的物理量等特征值；将各测量设备初读数信号当前的特征值与该设 备正常时的特征值及设备的性能指标等进行比较分析，实现对测量设备的工作状态进行检 查和确认的目的。
[0009] 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0010] 一种检查风洞测量设备初读数的方法，该方法包括以下步骤：
[0011] 步骤1 :选取参考初读数，读取当前大气压Pa、当前温度T、当前角度等的值；
[0012] 步骤2 :根据测量系统的i通道连接的传感器或者天平的精准度、量程和信号类型 等，分别设置i通道的分析判别阈值。i通道的分析判别阈值包括：物理量差量限值」Pi、 测值差量限值」Vi、低频干扰限值Fli、振动干扰限值F2i、电源干扰限值F3i、高频干扰限 值F4i ;其中i为通道序号，取值为1、2、3、……η，η为在用的通道总数；
[0013] 步骤3 :风洞试验前，调整模型到迎角零度位置静止，数据采集系统以200Hz? 500Hz的采样率连续采集测量设备所在通道的初读数10秒，得到2000?5000个初读数；
[0014] 步骤4 :采用计算公式（1)?计算公式（5)，依次计算出i通道当前初读数的下列 参数值；
[0015] 1)峰峰值 d_Vi;
[0016] 2)峰峰值d_Vi对应的物理量差值d_Pi ;
[0017] 3)平均初读数对应的物理量与当前压力或者当前温度、当前角度、当前天平力等 物理量的差量d_APi ;
[0018] 4)初读数在频域0. 1Hz?3Hz区间内最大的干扰数据P_maxli ;
[0019] 5)初读数在频域3Hz?49Hz区间内最大的干扰数据P_max2i ;
[0020] 6)初读数在频域49Hz?51Hz区间内最大的干扰数据P_max3i ;
[0021] 7)初读数在频域51Hz?90Hz区间内最大的干扰数据P_max4i ;
[0022] d_Vi = max (Vi (t)) -min (Vi (t)) (1)
[0023] d_Pi = d_Vi*Ki (2)
[0024] d_APi = I average(Vi(t))*Ki+Bi_PNiI (3)
【权利要求】
1. 一种检查风洞测量设备初读数的方法，其特征在于该方法包括以下步骤： 步骤一：选取参考初读数，读取当前大气压Pa、当前温度T、当前角度等的值； 步骤二：根据测量系统的i通道连接的传感器或者天平的精准度、量程和信号类型等， 分别设置i通道的分析判别阈值。i通道的分析判别阈值包括：物理量差量限值」Pi、测 值差量限值」Vi、低频干扰限值Fli、振动干扰限值F2i、电源干扰限值F3i、高频干扰限值 F4i ;其中i为通道序号，取值为1、2、3、……η，η为在用的通道总数； 步骤三：风洞试验前，调整模型到迎角零度位置静止，数据采集系统以200Hz?500Hz 的采样率连续采集测量设备所在通道的初读数10秒，得到2000?5000个初读数； 步骤四：依据计算公式（1)?计算公式（5)，依次计算出i通道当前初读数的下列参数 值： 1) 峰峰值d_Vi ; 2) 峰峰值d_Vi对应的物理量差值d_Pi ; 3) 平均初读数对应的物理量与当前压力或者当前温度、当前角度、当前天平力等物理 量的差量d_APi ; 4) 初读数在频域0. 1Hz?3Hz区间内最大的干扰数据P_maxli ; 5) 初读数在频域3Hz?49Hz区间内最大的干扰数据P_max2i ; 6) 初读数在频域49Hz?51Hz区间内最大的干扰数据P_max3i ; 7) 初读数在频域51Hz?90Hz区间内最大的干扰数据P_max4i ; d_Vi = max (Vi (t)) -min (Vi (t)) (1) d_Pi = d_Vi*Ki (2) d_APi = I average (Vi (t))*Ki+Bi_PNiI (3) {Vi(t), |AV_￥il > 2 Vi(t) + 2 +. 0< AV^￥i<2 ⑷ Vi (t) - 2, 0>AV_Vi>- 2 P_m_ = max 1) (5) 步骤五：依次将i通道初读数的计算的结果d_Vi、d_Pi、d_APi ;P_maxli、P_max2i、P_ max3i、P_max4i与i通道判别阈值Z Pi、Z Vi、Fli、F2i、F3i、F4i进行比较判别，给出i通 道测量设备工作情况的检查结果。
2.根据权利要求1所述的一种检查风洞测量设备初读数的方法，其特征在于：步骤一 所述的参考初读数，是与当前试验状态一致或者试验状态相近的，且已被确认为正常的以 往车次的初读数；当前大气压Pa、当前温度T、当前角度的值，必须采用非被检查的设备测 得，且测量的精准度要与测量系统中被检查设备的精准度相当。
3.根据权利要求1所述的一种检查风洞测量设备初读数的方法，其特征在于：步骤二 所述的i通道的分析判别阈值包括：物理量差量限值」Pi、测值差量限值」Vi、低频干扰限 值Fli、振动干扰限值F2i、电源干扰限值F3i、高频干扰限值F4i ;其中i为通道序号，取值 为1、2、3、......η, η为在用的通道总数。
4.根据权利要求1所述的一种检查风洞测量设备初读数的方法，其特征在于：步骤二 所述的i通道的物理量差量限值Z Pi是与连接在i通道上的传感器或者天平的性能密切 相关的值，是传感器或者天平能允许的最大测量误差的范围，即当传感器或者天平的测量 误差超过Pi时，将被视为故障状态。
5. 根据权利要求4所述的一种检查风洞测量设备初读数的方法，其特征在于所述d_ APi在不同的环境下具有不同的参数值；当前通道连接的是天平时，d_APi是当前天平感受 的力和力矩与参考初读数状态天平感受的力和力矩的差量；当前通道是传感器通道时，d_ APi是平均初读数测得的物理量与当前物理量差的绝对值。
6. 根据权利要求1所述的一种检查风洞测量设备初读数的方法，其特征在于：步骤二 所述的i通道的测值差量限值Z Vi值是i通道在连接传感器或者天平的情况下，i通道能 允许的电压的波动范围，即当i通道电压波动超过」Vi时，将被视为设备故障或者通道参 数设置不合理。
7. 根据权利要求1所述的一种检查风洞测量设备初读数的方法，其特征在于：步骤二 所述的i通道的低频干扰限值Fli、振动干扰限值F2i、电源干扰限值F3i、高频干扰限值 F4i是连接在i通道的传感器或者天平信号在正常情况下频谱特征参数的最大值。
8. 根据权利要求1所述的一种检查风洞测量设备初读数的方法，其特征在于：步骤二 所述的i通道的低频干扰限值Fli是正常情况下i通道0. 1Hz?3Hz频段频谱特征参数的 最大值；i通道的振动干扰限值F2i是正常情况下i通道3Hz?49Hz频段频谱特征参数的 最大值；i通道的电源干扰限值F3i是正常情况下i通道49Hz?51Hz频段频谱特征参数 的最大值；i通道的高频干扰限值F4i是正常情况下i通道51Hz?90Hz频段频谱特征参 数的最大值。
9. 根据权利要求1所述的一种检查风洞测量设备初读数的方法，其特征在于：步骤三 所述的风洞试验前，调整模型到迎角零度位置静止，数据采集系统以200Hz?500Hz的采样 率连续采集测量设备所在通道的初读数10秒，得到2000?5000个初读数。
【文档编号】G01M9/02GK104111157SQ201410334685
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】谢艳, 李平, 蒋鸿, 王春, 张鹏, 薛江平, 王瑞波, 唐亮, 孙宁, 杨国超, 杨振华, 陈俊明, 殷造林, 柏仁坤 申请人:中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所