高超声速飞行试验参数测试系统应用方法与流程

本发明涉及高超声速飞行试验领域。更具体地说，本发明涉及一种高超声速飞行试验参数测试系统应用方法。

背景技术：

1、高超声速飞行试验测试技术是指在高超声速飞行试验过程中通过测量模型表面温度、压力、热流、加速度等气动参数，为边界层转捩控制、局部激波干扰流动机理以及高焓热边界层热质传递特性等基础气动问题的研究提供真实飞行试验数据，同时为理论和数值计算结果提供验证数据。高超声速飞行试验测试技术是支撑各类高超声速气动物理效应研究的共同基础，也是各类高超声速飞行器设计与分析的基本参照。

2、在高超声速飞行试验中，需要测量的气动参数种类繁多，因此在气动参数信号采集过程中，通常采用的是不同的信号采用独立的采集系统，这使得在所需传感器和相应变换采集设备的性能指标均有不同要求时，并没有一套完整的信号采集、变换、编码以及分析系统可以适用，用来满足对高超声速飞行试验各类气动参数的测试和调试需求。

3、另外，同时常规的测试系统，通常会采用通用的标准电源对传感器和单机进行供电，对传感器物理电信号的接收则会采用万用表，示波器等接收设备。在开展测试工作时由于要给不同的传感器和单机分别接入供电设备和信号接收设备，会让测试系统显得杂乱，而接入各种不同功能的线缆也会让测试变得更为复杂。

4、此外通常的试验参数测试系统，只对传感器的性能进行测试，（需要说明的是，这里描述的“通常的试验参数测试系统”，一般是指在传感器到货后，通过万用表测传感器的电阻，或者通过外部电源给传感器加电，测传感器的反馈电压信号，故这类以验收为目的的测试，是不会带上测试结构进行测试的），不会搭配传感器测试结构一起开展测试。而在实际使用过程中，传感器测试结构会对传感器的性能产生影响。

技术实现思路

1、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。

2、为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种高超声速飞行试验参数测试系统应用方法，包括：

3、s1、信号测试装置获取飞行试验过程模型表面的参数信号，并转换成相应的电信号，所述电信号包括高频弱电信号和非高频弱电信号；

4、s2、信号变换器、信号变换采集一体机分别将接收到的高频弱电信号、非高频弱电信号进行调理放大；

5、s3、变换采集一体机、高频信号采编器将调理放大后的电信号进行ad采样并编码，并通过电缆网将数据打包后通过高频信号采编器传输给数据记录仪、地面数据测试台；

6、s4、地面数据测试台中测试软件读取数据记录仪中存储的所有测试数据，并进行分析、处理，以完成对高超声速飞行试验各阶段参数测试系统的调试工作。

7、优选的是，在s1中，所述参数信号包括温度信号和压力信号；

8、在s4中，测试软件对所有测试数据进行分析过程包括：

9、测试软件读取数据记录仪中存储的传感器数据包文件，并根据传感器数据包文件名首字母，确定传感器数据包文件内数据是否为温度传感器数据。

10、优选的是，在s4中，若确定传感器数据包文件内的数据为温度传感器数据，则测试软件对温度传感器数据的处理过程为：

11、s410，基于传感器数据包文件中的编码分层值和变换设备标定的变换系数，通过下式计算传感器输出电压值：

12、

13、式中， m i为数据包给出的编码分层值， u为传感器输出电压， vref为变换器满量程输出电压， a、 b为变换设备标定的线性变换方程斜率系数和截距系数，σ为传感器信号分辨率；

14、s411，基于s410得到的传感器输出电压值，通过选择算法，在对应传感器类型的热电偶分度表中找到与传感器输出电压对应的电压上下限分度值及相应的温度值；

15、s412，基于s410获得的电压、温度上下限值，通过线性插值的方法计算出传感器温度值 w；

16、s413，根据变换器内传感器冷端温度值对计算出的传感器温度值 wlb进行温度补偿，进而得到测点的真实温度值 wqc；

17、其中，所述冷端温度 wlb通过下式得到：

18、 wlb= klb× mlb+ blb

19、上式中， wlb为传感器冷端温度值， mlb为冷端补偿波道编码分层值， klb、 blb为变换设备标定的冷端线性变换方程斜率系数和截距系数；

20、所述测点真实温度值 wqc通过下式得到：

21、 wqc= w× wlb。

22、优选的是，在s4中，若确定传感器数据包文件内的数据不是温度传感器数据，则测试软件对非温度传感器数据的处理过程为：

23、s420，基于传感器数据包文件中的编码分层值，通过下式计算传感器的输出电压值 u o：

24、

25、上式中， m i为数据包给出的编码分层值， vref为变换器满量程输出，σ为传感器信号分辨率；

26、s421，输出电压值 u o、信号变换器标定系数及压力传感器量程，通过下式得到测点压力值 p：

27、 p= p o×( x× p o+ y)

28、上式中， p 0为压力传感器量程， x、 y为信号变换器标定系数。

29、优选的是，还包括与应用方法相配合的高超声速飞行试验参数测试系统，其被配置为包括：

30、用于获取飞行试验过程模型表面参数信号的信号测试装置；

31、与信号测试装置通信连接，以对高频弱电信号、非高频弱电信号分类进行处理的信号变换器、信号变换采集一体机；

32、与信号变换器、信号变换采集一体机通信连接的高频信号采编器；

33、与高频信号采编器通信连接的数据记录仪、地面数据测试台；

34、其中，各设备通过电缆网实现通信连接。

35、优选的是，所述信号测试装置包括：传感器以及与其相配合的测试机构。

36、优选的是，所述高频信号采编器上设置有采样频率上限分别为30khz、200khz和1mhz的三个采集模块。

37、优选的是，所述信号变换采集一体机的采样频为100hz，提供120路传感器信号采样通道。

38、本发明至少包括以下有益效果：本发明建立一套完整的信号采集、变换、编码以及分析系统，用来满足对高超声速飞行试验各类气动参数的测试和调试需求。

39、同时，本发明的参数测试系统可通过将地面数据测试台可以对传感器和各单机设备进行供电，同时通过地面数据测试台和电缆网所带各类型接插口，能够实现各类参数信号的采集变换及各设备之间的信号传输，使测试工作更简便和高效

40、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。