基于PXI的超高速風洞測量系統

一系統概述

1.2 CVI開發系統

1.3 SQLServer及Delphi

二、硬件部分

2.1常規測試部分

2.2動態測試部分

三、軟件部分

3．1常規測試應用程序和動態測試應用程序功能簡介

3．2SQL Server數據庫管理系統功能簡介...

3．3數據庫客戶端應用程序功能簡介

3．4IIS服務器應用程序功能簡介...

系統概述

風洞試驗是空氣動力學研究中獲取各種飛行參數手段，主要有常規測力、測壓試驗、流場校驗、動態實驗等，測試參數有十幾到二十幾個，常規試驗測點一般從幾十到幾千個點，動態試驗幾點到幾十點。

本測試系統針對超高速的激波風洞試驗，由128通道的常規測試部分和32通道的動態測試部分兩部分構成，主要完成試驗中應變天平、壓阻式傳感器、壓電傳感器和熱電偶輸出信號的采集和處理，

硬件采用NI公司的PXI總線模塊化產品，軟件采用NI公司的CVI作為主要的軟件開發平臺，結合Microsoft的SQLServer和Borland的Delphi來開發整個測量系統的應用程序和數據庫管理系統及數據發布系統。

1.1 PXI總線

PXI規范是NI公司1997年9月1日發布的一種新的具有開放性的模塊化儀器總線規范。PXI管腳的定義已在PICMG（PCI Industrial Computer Manufacturers Group）的儀器分會中注冊，以確保與Compact PCI完全兼容。

PXI系統擁有以下10大特征，從而保證了它能夠達到與VXI系統相同的技術指標而至少節約1/3的經費。

標準Windows操作系統及軟件
132Mbytes/sPCI總線結構，可隨PCI技術進步而提高
適應于工業環境的模塊化及堅固化
預先定義的系統功率，集成化的冷卻，以及電磁兼容(EMC)
可與Compact PCI交互操作
具有比臺式PC更多的擴展插槽
10MHz系統參考時鐘
觸發總線
StarTrigger總線提供超高性能的同步功能
局部總線減輕系統總線的負擔，進一步提高系統的性能
基于以上理由，本方案將完全采用PXI技術路線。

1.2 CVI開發系統
CVI開發系統是目前最專業的測控系統開發工具包，也是目前最為穩健的開發系統之一。可與NI的PXI硬件產品進行無縫集成，使應用系統更為穩定。

1.3 SQLServer及Delphi
SQLServer是Microsoft公司的數據庫服務器，它擁有對象、連接、線程緩沖池技術，是目前基于Windows平臺最佳的網絡數據庫管理系統。由于其擁有最快的連接速度，所以特別適用于開發基于Web的應用系統。

Delphi是Borland的通用系統開發平臺，它在Internet/Intranet、Web和電子商務部分提供了非常強勁的支持。除了開發一般的Web系統外，它還是一個通用的RAD工具，使建立的Web應用程序可以同時執行在IE和Netscape瀏覽器之中。

二、硬件部分

風洞測量系統硬件部分由常規測試部分和動態測試部分構成。整個系統的框圖如圖（一）所示：

2.1常規測試部分
風洞測量系統的128通道的常規測試部分，采用2塊PXI6052E采集卡、16塊SCXI-1143調理板組成。其中SCXI-1143用于對應變天平、壓阻式傳感器、壓電傳感器和熱電偶輸出信號輸出信號進行調理。
常規測試部分系統指標：

①、通道數：128路差分輸入

②、單通道采樣率：最高3KS/s

③、通道A/D分辨率：16Bits

PXI6052E采集卡性能指標：

①、通道數：16路單端/8路差分

②、分辨率：16Bits

③、輸入量程：±0.05V～±10V

④、采樣率：可高達333KS/s

SCXI-1143調理板性能指標：

①、通道數8路

②、輸入信號類型：±50mv to ±5v

③、可編程8階Butterworth低通濾波器：(10Hz-25kHz)

④、±30V輸入電壓保護

2.2動態測試部分
動態測試部分主要用于測量32路快變壓力信號，經綜合考慮，選用NI公司最新推出的一款高速并行同步采集卡NI4472，因NI4472為八通道輸入，故選用4張采集卡。動態測試部分原理結構如圖（三）所示。

整個動態測試部分系統主要技術指標如下：

①、通道數：32路

②、A/D分辨率：24Bits

③、采樣率：單通道最高102.40KS/s

④、A/D輸入量程：±10V

⑤、抗混疊濾波器

⑥、觸發方式：通道內觸發、外觸發

⑦、120dB動態范圍

⑧、支持交流/直流耦合

三、軟件部分
測量系統的軟件由常規測試應用程序、動態測試應用程序、SQLServer數據庫管理系統、IIS服務器應用程序、數據庫客戶端應用程序及IE瀏覽器組成。各部分關系如圖4所示，常規測試應用程序和態測試應用程序在開車前和吹風結束后將開車條件和吹風數據寫入SQLServer數據庫管理系統中，數據庫客戶端應用程序可在網上訪問SQLServer數據庫管理系統中的吹風數據，經授權的遠程用戶還可使用IE瀏覽器通過IIS服務器應用程序訪問SQLServer數據庫管理系統中的吹風數據。

3．1常規測試應用程序和動態測試應用程序功能簡介
該部分應用程序運行于WindowsNT或Windows2000操作系統，采用NI的CVI開發系統開發，可與NI的PXI產品做到無縫集成，使得系統的穩定性進一部提高。保證風洞運行穩定可靠。軟件的功能包括：

采集系統自檢及校準（包括采集卡各通道自檢，AD校準，零點校準，增益校準）；
傳感器參數校準；
試驗參數的設置（包括各通道的采集參數，風洞運行參數和傳感器參數設置）；
試驗數據的采集和監測（實時監測試驗數據，并能顯示波形）；
試驗數據的自動存儲；
試驗結果計算（根據試驗要求計算實驗參數）；
試驗數據回顯和試驗結果的初步計算；
3．2SQL Server數據庫管理系統功能簡介
SQL Server是Microsoft公司的數據庫服務器，它擁有對象、連接、線程緩沖池技術，是目前基于Windows平臺最佳的網絡數據庫管理系統。由于其擁有最快的連接速度，所以特別適用于基于Web的應用系統。

該部分的主要功能是對風洞的吹風條件、常規測試和動態測試的數據進行管理。

3．3 數據庫客戶端應用程序功能簡介
該部分可以實現根據一定的條件對數據庫中的吹風數據進行查詢，顯示曲線圖形，生成打印報表等功能，是工程人員管理數據庫的重要手段。

3．4 IIS服務器應用程序功能簡介
為了將試驗數據在所、室等指揮自動化系統中安全而有效地實現共享，該部分采用Delphi開發環境進行程序編制工作，對訪問數據庫的工程人員進行嚴格的身份驗證并將之記錄在案，以保證數據共享的安全性和廣泛性。

通過該系統經授權的工程和管理人員，可利用IE瀏覽器在指揮自動化網上訪問吹風數據。