汽车尾流速度测量的虚拟仪器系统
(2)进行环境变量初始化,包括大气压和温度的初始化。通过给定的大气压和温度等初始条件,系统还可算出试验当时风洞中空气的密度与空气湿度。
(3)进行待测信号实时显示,包括皮托管压力差对应的电信号与热线风速仪的输出电压信号显示。这些任务由虚拟仪器中的图像指示器(Indicator)来完成,其功能与实际示波器相同。根据信号显示我们可以知道待测信号的变化何时剧烈、何时稳定,并根据需要进行采样控制。但是,示波器的显示范围很受限制,不如图像指示计灵活。虚拟仪器中的图像指示计的显示范围可根据需要进行任意设置,条件是计算机不溢出。这也体现了虚拟仪器的灵活性,调整升级的方便性。
(4)数据采集和存储的控制。
(5)数据处理。
数据包括两部分:
(1)初步处理
根据压差电信号与压差之间的已知关系,首先将电信号变成压差值,然后根据压差与风速间的关系
(2)曲线拟合
该曲线拟合功能由一专门的子虚拟仪器(SubVI)完成,如图4。初步处理的数据U 和热线输出电压作为曲线拟合VI 的数据输入。然后根据King 指数定律,即采用公式(2)进行指数曲线拟合,求出A,B,n,典型的拟合曲线结果如图5。曲线拟合VI 中,还进行了最优多项式拟合。通过两种拟合方法的比较可知,King 的指数定律的曲线拟合误差较小。由校准系统得到的结果,即系数A,B,n 的值可通过文件I/O存储到硬盘里或其他存储设备上。
图4 曲线拟合求A,B,n 的子虚拟仪器
图5 试验数据拟合曲线
该虚拟仪器子系统调用热线测速校准子系统得到校准关系式,热线风速计就可以进行汽车尾流风速电信号测量,并经虚拟仪器(VI)处理得到风速。
5.1 子系统的硬件构成
测量子系统的硬件系统结构如图6。
图6 热线风速测量系统硬件组成
在进行风速测量之前,需进行风洞风速的测量,此风速由静压皮托管风速计完成(如图6 右边虚线框部分)。皮托管应放在试验段远离轿车模型的上游,以保证此处的流场未受到试验模型绕流场的干扰。
A/D 板将虚拟仪器发出的x,y,z 坐标数字信号转换成模拟信号,并通过通道3(ch3)发送给伺服器,触发驱动器驱动移测架移至测量位置。此后就可以通过LabVIEW 编写的虚拟仪器程序控制进行数据的测量。
5.2 子系统虚拟仪器构成
热线风速测量系统VI 部分构成及其用户界面如图7、图8。
图7 热线风速测量系统VI 结构图 图8 热线风速测量系统的用户界面
(1)数据采集的参数设置,与校准系统参数设置相同。
(2)试验环境变量初始化,除了校准系统的环境变量初始化外,还需给定热线风速计的热线探针所应测量的位置(x,y,z)。
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