CN108020396B - 一种适用于风洞测量系统的智能监测装置和系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种适用于风洞测量系统的智能监测装置和系统，通过转接模块，能够将传感器信号分别转接到原有风洞测量系统的测试回路和自身的测量模块，在不破坏原有风洞测试回路的情况下，能够对风洞测量系统原始传感器信号进行实时的转接和测量，获取传感器信号的性能评估结果、经过调理放大的传感器信号的性能评估结果以及传感器信号与经过调理放大的传感器信号之间的对比结果，即实现风洞实验的中间状态测试和对比测试；此外，本申请的智能测量装置还能够根据传感器信号与经过调理放大的传感器信号之间的对比结果，获取信号调理放大器的增益，从而确定增益是否偏离信号调理放大器的预设增益，提高风洞测量系统数据的可信度和有效性。

Description

一种适用于风洞测量系统的智能监测装置和系统

技术领域

本发明属于硬件设备或系统的监测技术领域，尤其涉及一种适用于风洞测量系统的智能监测装置和系统。

背景技术

流体力学中，风洞实验指在风洞中安置飞行器或其他物体模型，研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际飞行器或其他物体模型的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。

风洞测量系统作为风洞实验的核心系统之一，其为气动力试验提供了高精度、多通道、高增益的信号测试能力。由于实验现场工况复杂且缺乏中间状态测试、对比测试，导致目前的风洞测量系统测量数据的有效性难以考证。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种适用于风洞测量系统的智能监测装置和系统，能够将传感器信号分别转接到原有风洞测量系统的测试回路和自身的测量模块，在不破坏原有测试回路的情况下，通过处理模块进行性能评估和对比测试，有效提高风洞测量系统数据的可信度。

一种适用于风洞测量系统的智能监测装置，包括信号输入模块、转接模块、信号输出模块、测量模块以及处理模块；

所述信号输入模块用于接收外部的传感器信号，并将所述传感器信号发送给所述转接模块；

所述转接模块用于将所述传感器信号分别发送给所述信号输出模块和所述测量模块；

所述信号输出模块包括放大器输入接口、放大器输出接口以及采集器输入接口；所述放大器输入接口用于将所述传感器信号发送给外部的信号调理放大器；所述放大器输出接口用于接收经过调理放大的传感器信号，还用于将所述经过调理放大的传感器信号发送给所述转接模块；所述采集器输入接口用于将所述转接模块转发来的所述经过调理放大的传感器信号发送给外部的信号采集器；

所述转接模块还用于将所述经过调理放大的传感器信号发送给所述测量模块；

所述测量模块用于根据所需的性能参数，测量所述传感器信号和所述经过调理放大的传感器信号的性能参数值；

所述处理模块用于根据所述性能参数值，对所述传感器信号和所述经过调理放大的传感器信号的性能进行评估，得到性能评估结果，并将所述传感器信号与所述经过调理放大的传感器信号进行对比，得到对比结果。

可选的，一种适用于风洞测量系统的智能监测装置，还包括四组接插件和两根转接电缆；

两根转接电缆分别连接在所述放大器输入接口和放大器输出接口，分别用于连接所述信号调理放大器的输入端和输出端；

四组接插件分别安装在信号输入模块、放大器输入接口、放大器输出接口以及采集器输入接口，分别用于连接外部的传感器的电缆、放大器输入接口的转接电缆、放大器输出接口的转接电缆以及信号采集器的电缆；其中，各组接插件的通道数不少于外部传感器的个数。

可选的，一种适用于风洞测量系统的智能监测装置，还包括通信模块；

所述通信模块用于通过自身的局域网接口将所述性能参数值发送给所述处理模块。

可选的，所述处理模块包括数据库；

所述数据库用于存储所述性能参数值、所述性能评估结果以及所述对比结果。

可选的，所述处理模块包括以太网卡；

所述以太网卡用于将所述性能参数值、所述性能评估结果以及所述对比结果发送给外部计算机。

可选的，所述测量模块包括电流测量单元、电压测量单元以及电阻测量单元。

可选的，所述处理模块包括字典模块；

所述字典模块用于将所述性能参数值、所述性能评估结果以及所述对比结果按照评估状态码进行显示。

一种适用于风洞测量系统的智能监测系统，包括计算机、信号采集器、信号调理放大器，传感器组，还包括所述智能监测装置；

所述传感器组的电缆连接智能监测装置的信号输入模块上的接插件；

所述信号调理放大器的输入端连接智能监测装置的放大器输入接口上的转接电缆；

所述信号调理放大器的输出端连接智能监测装置的放大器输出接口上的转接电缆；

所述信号采集器的输入端电缆连接智能监测装置的采集器输入接口上的接插件；

所述信号采集器的输出电缆连接计算机。

有益效果：

本申请的智能监测装置通过转接模块，能够将传感器信号分别转接到原有风洞测量系统的测试回路和自身的测量模块，在不破坏原有风洞测试回路的情况下，能够对风洞测量系统原始传感器信号进行实时的转接和测量，获取传感器信号的性能评估结果、经过调理放大的传感器信号的性能评估结果以及传感器信号与经过调理放大的传感器信号之间的对比结果，即实现风洞实验的中间状态测试和对比测试；此外，本申请的智能监测装置还能够根据传感器信号与经过调理放大的传感器信号之间的对比结果，获取信号调理放大器的增益，从而确定增益是否偏离信号调理放大器的预设增益，提高风洞测量系统数据的可信度和有效性；

本申请智能监测装置通过以太网卡，还能将处理模块的性能评估结果和对比结果实时上报外部计算机，供实验人员进行有效判别，对风洞的安全、高效运行提供了有效保障。

附图说明

图1为现有技术中风洞测量系统的连接示意图；

图2为本申请实施例提供的一种适用于风洞测量系统的智能监测装置的结构框图；

图3为本申请实施例提供的一种适用于风洞测量系统的智能监测系统连接示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面结合具体应用场景，对本申请方案进行介绍。举例来说，本申请实施例的场景之一，可以是在风洞实验中，由于实验现场工况复杂且缺乏中间状态测试、对比测试，风洞测量系统测量数据的有效性难以考证的场景。在现有风洞测量系统中接入本申请的智能监测装置，能够对风洞测量系统原始传感器信号回路进行实时的转接和测量，获取传感器信号的性能评估结果、经过调理放大的传感器信号的性能评估结果以及传感器信号与经过调理放大的传感器信号之间的对比结果，提高了风洞测量系统数据的可信度和有效性水平。

需要说明的是，本申请的智能监测装置的测量模块对外部传感器信号和经过调理放大的传感器信号的电压、电流、电阻、信号采集量程、放大器增益等性能参数的测量即为中间状态测试。传感器信号与经过调理放大的传感器信号之间的对比即为对比测试。

需要注意的是，上述应用场景仅是为了便于理解本申请的原理而示出的，不用于限定本申请实施例提供的技术方案。

为了方便理解，本申请实施例首先介绍现有技术中风洞测量系统的连接方式。参见图1，该图为现有技术中风洞测量系统的连接示意图。

外部的传感器组通过传感器电缆连接信号调理放大器的输入端，信号调理放大器的输出端电缆连接信号采集器的输入接口，信号采集器的输出电缆连接测量系统计算机。

其中传感器组可以为总压传感器、静压传感器、底压传感器、天平传感器以及倾角传感器；同时，由于温度传感器和大气压传感器测量的是实验环境的温度和实际大气压，是客观具体的数值，不需要进行放大。因此，温度传感器和大气压传感器可以直接连接信号采集器。

实施例1

参见图2，该图为本申请实施例提供的一种适用于风洞测量系统的智能监测装置的结构框图。

一种适用于风洞测量系统的智能监测装置，包括信号输入模块、转接模块、信号输出模块、测量模块以及处理模块。

信号输入模块用于接收外部的传感器信号，并将传感器信号发送给转接模块。

需要说明的是，外部的传感器可以为总压传感器、静压传感器、底压传感器、天平传感器、倾角传感器、温度传感器以及大气压传感器中的任意一个或任意组合。

转接模块用于将传感器信号分别发送给信号输出模块和测量模块。

需要说明的是，本申请实施例的转接模块包括多个信号通道，一个信号通道对应一个传感器信号。

信号输出模块包括放大器输入接口、放大器输出接口以及采集器输入接口；放大器输入接口用于将传感器信号发送给外部的信号调理放大器；放大器输出接口用于接收经过调理放大的传感器信号，还用于将经过调理放大的传感器信号发送给转接模块；采集器输入接口用于将转接模块转发来的经过调理放大的传感器信号发送给外部的信号采集器。

转接模块还用于将经过调理放大的传感器信号发送给测量模块。

测量模块用于根据所需的预设性能参数，测量传感器信号和经过调理放大的传感器信号的性能参数值。

需要说明的是，测量模块可以包括电流测量单元、电压测量单元、电阻测量单元、放大器增益测量单元或信号采集量程测量单元等测量单元。则性能参数值可以分别为传感器信号和经过调理放大的传感器信号的电流、电压、电阻、增益或量程等性能参数。

处理模块用于根据所述性能参数值，对传感器信号和经过调理放大的传感器信号的性能进行评估，得到性能评估结果，并将传感器信号与经过调理放大的传感器信号进行对比，得到对比结果。

需要说明的是，处理模块还可以用于控制转接模块将传感器信号同时发送给信号输出模块和测量模块，也可以只发送给信号输出模块或者测量模块。处理模块还可以用于控制经过调理放大的传感器信号发送给信号采集器和/或测量模块。处理模块按照预设的评估判据对传感器信号和经过调理放大的传感器信号进行性能评估，按照预设的对比准则将传感器信号与经过调理放大的传感器信号进行对比。

可选的，处理模块可以为计算机。

可选的，处理模块包括数据库、以太网卡以及字典模块；其中，数据库用于存储性能参数值、性能评估结果以及对比结果。以太网卡用于将性能参数值、性能评估结果以及对比结果发送给外部计算机。所述字典模块用于将所述性能参数值、所述性能评估结果以及所述对比结果按照评估状态码进行显示，其中评估状态码根据预设的故障与异常字典设定。

需要说明的是，在风洞试验结束后，数据库中存储的测量结果、性能评估结果以及对比结果，还可以根据实际需要被查询、追溯或管理。

需要说明的是，以太网卡可以通过LAN(Local Area Network，局域网)或WAN(WideArea Network，广域网)接口，并使用TCP/IP协议(Transmission ControlProtocol/InternetProtocol，传输控制协议/因特网互联协议)将性能参数值、性能评估结果以及对比结果发送给外部计算机。

需要说明的是，性能参数值、性能评估结果以及对比结果除了按照预设的评估状态码给出，还可以直接以描述文字给出。同时，评估状态码与描述文字可根据实际需要进行增加、删除和修改，形成评估码字典文件存储于本申请实施例智能监测装置的处理模块中。

测量模块除了通过总线与处理模块直连，将获取的性能参数值发送给处理模块外，可选的，本申请实施例的智能监测装置还包括通信模块；所述通信模块用于通过自身的局域网接口将所述性能参数值发送给所述处理模块，而测量模块通过总线与通信模块连接；由于通信模块一般安装的是更为快捷的实时操作系统，主要用于对数据的实时采集、处理和传输，其处理精度为微秒级误差，而处理模块一般安装的是Windows操作系统，用于安装和运行对实时性要求不高的业务软件模块，其处理精度为毫秒级误差，采用通信模块获取测量模块的数据，能够使处理模块采集到的性能参数值精度更高。

本申请实施例的智能监测装置通过转接模块，能够将传感器信号分别转接到原有风洞测量系统的测试回路和自身的测量模块，在不破坏原有测试回路的情况下，还通过处理模块进行性能评估和对比测试。其中本申请实施例智能监测装置的处理模块的性能评估结果和对比结果还能实时上报外部计算机，供实验人员进行有效判别，对风洞的安全、效率运行提供了有效保障。此外，本申请实施例的智能监测装置还能够根据传感器信号与经过调理放大的传感器信号之间的对比结果，获取信号调理放大器的增益，从而确定增益是否偏离信号调理放大器的预设增益，提高风洞测量系统数据的可信度和有效性。

实施例2

上述实施例不但建立了对风洞测量系统测试回路监测功能，还具备了对传感器信号的对比测试和性能评估测试功能，提升了风洞的智能化、现代化水平。本实施例提供的风洞测量系统的智能监测装置，可以在不改变现有风洞测量系统自身电缆的情况下，实现风洞测量系统测试回路的传感器信号接入与传感器信号的转接功能。下面结合附图，详细介绍本申请实施例的风洞测量系统的智能监测装置与外部风洞测量系统的连接结构和连接方式。

本申请实施例提供的一种适用于风洞测量系统的智能监测装置，还包括四组接插件和两根转接电缆；

两根转接电缆分别连接在所述放大器输入接口和放大器输出接口，分别用于连接所述信号调理放大器的输入端和输出端；

四组接插件分别安装在信号输入模块、放大器输入接口、放大器输出接口以及采集器输入接口，分别用于连接外部的传感器的电缆、放大器输入接口的转接电缆、放大器输出接口的转接电缆以及信号采集器的电缆；其中，各组接插件的通道总数不少于外部传感器的个数。

例如，外部传感器的个数为5个，则每组接插件的通道总数至少为5个；需要说明的是，对于每组接插件的接插件个数，与每个接插件本身包括的通道数有关，本申请实施例对此不作限定；如果每个接插件只有1个通道，则每组接插件的接插件个数至少为5个，如果每个接插件有2个通道，则每组接插件的接插件个数至少为3个，如果每个接插件均有5个通道，则每组接插件只需一个接插件即可。

需要说明的是，本申请实施例采用的接插件与外部的传感器的电缆和外部信号采集器的输入端电缆适配。本申请实施例采用的转接电缆与外部信号调理放大器的输入端和输出端适配。

例如，如果本申请实施例的智能监测装置中每组接插件包括5个1通道的接插件，则转接电缆与放大器输入接口和放大器输出接口的一端至少有5个插头；如果本申请实施例的智能监测装置中每组接插件包括1个5通道的接插件，则转接电缆与放大器输入接口和放大器输出接口的一端至少有1个插头；也就是说，转接电缆上的插头个数与各组内的接插件个数有关。对应的，信号调理放大器与转接电缆连接时，采用与转接电缆适配的接插件即可。

下面介绍一种适用于风洞测量系统的智能监测系统。参见图3，该图为本申请实施例提供的一种适用于风洞测量系统的智能监测系统的连接示意图。

一种适用于风洞测量系统的智能监测系统，包括计算机、信号采集器、信号调理放大器，传感器组以及智能监测装置。首先外部传感器的电缆与安装在信号输入模块的接插件连接，从而将风洞实验中各传感器信号引至本实施例的智能监测装置。其次连接在放大器输入接口的转接电缆与信号调理放大器的输入端连接，从而将输入至本实施例的智能监测装置的传感器信号转接输出至信号调理放大器的输入端。再由连接在放大器输出接口的转接电缆与信号调理放大器的输出端连接，从而又将信号调理放大器的输出信号引至本实施例的智能监测装置。又由信号采集器的输入端电缆与安装在采集器输入接口的接插件连接，从而将经过信号调理放大器的输出信号转接输出至原有风洞测量系统的信号采集器。最后由信号采集器的输出电缆连接测量系统的计算机。

需要说明的是，本申请实施例的信号调理放大器的输出信号即为经过调理放大的传感器信号。

由此可见，本申请实施例提供的智能监测装置在增加四组接插件和两根转接电缆的基础上，不改变现有风洞测量系统自身的电缆，对原有风洞测量系统的电路结构影响非常小，即可实现风洞测量系统测试回路的传感器信号接入与传感器信号的转接功能。

当介绍本申请的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“这个”和“”都意图表示有一个或多个元件。词语“包括”、“包含”和“具有”都是包括性的并意味着除了列出的元件之外，还可以有其它元件。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种适用于风洞测量系统的智能监测装置，其特征在于，包括信号输入模块、转接模块、信号输出模块、测量模块以及处理模块；

所述信号输入模块用于接收外部的传感器信号，并将所述传感器信号发送给所述转接模块；

所述转接模块用于将所述传感器信号分别发送给所述信号输出模块和所述测量模块；

所述信号输出模块包括放大器输入接口、放大器输出接口以及采集器输入接口；所述放大器输入接口用于将所述传感器信号发送给外部的信号调理放大器；所述放大器输出接口用于接收经过调理放大的传感器信号，还用于将所述经过调理放大的传感器信号发送给所述转接模块；所述采集器输入接口用于将所述转接模块转发来的所述经过调理放大的传感器信号发送给外部的信号采集器；

所述转接模块还用于将所述经过调理放大的传感器信号发送给所述测量模块；

所述测量模块用于根据所需的性能参数，测量所述传感器信号和所述经过调理放大的传感器信号的性能参数值；

所述处理模块用于根据所述性能参数值，对所述传感器信号和所述经过调理放大的传感器信号的性能进行评估，得到性能评估结果，并将所述传感器信号与所述经过调理放大的传感器信号进行对比，得到对比结果。

2.如权利要求1所述的一种适用于风洞测量系统的智能监测装置，其特征在于，还包括四组接插件和两根转接电缆；

两根转接电缆分别连接在所述放大器输入接口和放大器输出接口，分别用于连接所述信号调理放大器的输入端和输出端；

四组接插件分别安装在信号输入模块、放大器输入接口、放大器输出接口以及采集器输入接口，分别用于连接外部的传感器的电缆、放大器输入接口的转接电缆、放大器输出接口的转接电缆以及信号采集器的电缆；其中，各组接插件的通道数不少于外部传感器的个数。

3.如权利要求1所述的一种适用于风洞测量系统的智能监测装置，其特征在于，还包括通信模块；

所述通信模块用于通过自身的局域网接口将所述性能参数值发送给所述处理模块。

4.如权利要求1所述的一种适用于风洞测量系统的智能监测装置，其特征在于，所述处理模块包括数据库；

所述数据库用于存储所述性能参数值、所述性能评估结果以及所述对比结果。

5.如权利要求1所述的一种适用于风洞测量系统的智能监测装置，其特征在于，所述处理模块包括以太网卡；

所述以太网卡用于将所述性能参数值、所述性能评估结果以及所述对比结果发送给外部计算机。

6.如权利要求1所述的一种适用于风洞测量系统的智能监测装置，其特征在于，所述测量模块包括电流测量单元、电压测量单元以及电阻测量单元。

7.如权利要求1所述的一种适用于风洞测量系统的智能监测装置，其特征在于，所述处理模块包括字典模块；

所述字典模块用于将所述性能参数值、所述性能评估结果以及所述对比结果按照评估状态码进行显示。

8.一种适用于风洞测量系统的智能监测系统，包括计算机、信号采集器、信号调理放大器，传感器组，其特征在于，还包括如权利要求1～7任一权利要求所述的智能监测装置；

所述传感器组的电缆连接智能监测装置的信号输入模块上的接插件；

所述信号调理放大器的输入端连接智能监测装置的放大器输入接口上的转接电缆；

所述信号调理放大器的输出端连接智能监测装置的放大器输出接口上的转接电缆；

所述信号采集器的输入端电缆连接智能监测装置的采集器输入接口上的接插件；

所述信号采集器的输出电缆连接计算机。