[發明專利]一種實現風洞試驗信號精確同步的方法

有效

• 申請號: 201210036066.7
• 申請日: 2012-02-17
• 公開（公告）號: CN102539107A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 謝艷;吳軍強;李平;易凡;薛江平;蔣鴻;王瑞波;王春;魏志;唐亮;孫寧;張鵬;杜寧;郁文山;謝疆宇;陳宏濤
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 卿誠;吳彥峰

技術領域

本發明涉及航空航天工業空氣動力學風洞試驗技術領域，尤其是涉及一種實現高速風洞試驗中各類測量信號精確同步的方法。?

背景技術

風洞測力試驗是飛行器模型最基本的風洞試驗項目，目的是測量飛行器隨姿態角變化時的氣動力特性，要求準確給出飛行器在某個特定角度下相應的氣動力和氣動力矩值。風洞試驗中飛行器的姿態角通常由角度傳感器或位移傳感器測量得到，而氣動力和氣動力矩則由電阻應變天平（通常為六分量天平）測量得到。由于角度傳感器、位移傳感器和天平的響應特性不同，所以信號之間存在一定的時序差，目前，風洞試驗時暫無有效的測量手段對其進行定量的分析，使得不同信號之間的時序關系難以確定，最終導致氣動力和氣動力矩與姿態角的測量不同步。?

在此之前，國內外風洞測量信號的同步性研究大多只局限在電信號傳輸和采集的同步性研究上，而忽略了對多種傳感器物理響應時間不同步的影響修正研究。當對試驗信號有精確同步要求時，通常是采用降低模型姿態角運行速度或者使模型停止運動等待同步，以減小和消除傳感器響應不同步而引起的試驗數據的偏移。如國外連續風洞的連續變迎角測力試驗，為了消除信號不同步對試驗數據的影響，一般都采用較低的迎角運行速度（0.1°/s～0.5°/s）；國內高速風洞由于大多是暫沖式，受氣源容積及風洞運行時間的限制，長期以來只能采用試驗點較少的階梯測力試驗方式，即當模型迎角到達指定角度后，停止運動，穩定0.5～1秒，消除不同步后，再采集試驗信號的數據。?

近年來，隨著國內暫沖式高速風洞連續變迎角測力試驗技術研究工作的開展，因為既不能降低模型姿態角運行速度，也不能使模型停止運動等待同步，使得因為傳感器物理響應延遲導致的測量信號不同步對試驗數據的影響問題突顯出來，造成氣動特征曲線發生平移現象，嚴重影響測力試驗數據的準度。?

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術存在的問題，提供一種可以最終實現風洞試驗信號精確同步的方法。?

本發明是通過以下技術方案實現的，包括以下步驟：?

（1）將位于風洞中的飛行器模型按給定的速率在一個姿態角變化區間內，飛行器的姿態角由小變大，再由大變小，來回重復二次；同時測量系統按照一定的采集率均勻連續同步的采集應變天平各分量輸出信號的數據和姿態角傳感器輸出信號的數據；

（2）計算機對應變天平各分量輸出信號的數據和姿態角傳感器輸出信號的數據進行互相關函數計算分析，計算出采集的應變天平各分量電信號和姿態角傳感器電信號之間的延遲時差；

（3）風洞試驗時，采集系統按照步驟（1）中的采集率采集試驗信號的數據，然后根據步驟（2）獲得的延遲時差，以姿態角傳感器電信號的時序為標準時序，對測得的應變天平各分量電信號的數據進行精確的同步修正，最后得到完全同步的試驗數據。

所述的步驟（1）中的姿態角變化區間的確定方法為，根據應變天平各分量隨飛行器的姿態角變換的函數規律，選用應變天平分量隨姿態角變化接近線性變化的曲線區間。?

所述的步驟（1）中的一定的采集率滿足：采集率≥1/時間的分辨率。?

所述的步驟（2）具體包括以下步驟：?

（2.1）計算機從同步采集到的數據中分離出天平各分量隨時間變化的曲線函數和姿態角隨時間變化的曲線函數；

（2.2）根據互相關函數公式?，分別計算應變天平各分量的輸出信號函數與姿態角傳感器的輸出信號函數的互相關函數；式中x(t)是姿態角傳感器的輸出信號函數，?y(t)分別為應變天平各分量的輸出信號函數，t為時間，T為采樣總時長；

（2.3）計算出互相關函數R_xy(τ)的最高峰處的τ的值，該值就是采集應變天平分量電信號和姿態角傳感器電信號之間的延遲時差。

還包括以下步驟：對采集得到的應變天平各分量輸出信號的數據和姿態角傳感器輸出信號的數據進行無延遲數字濾波處理，消除采集系統帶入的噪聲。?

與現有技術相比，本發明可以精確求出風洞試驗信號間的微小的不同步，進而提供對試驗信號的數據進行精確同步性修正的依據，最終實現風洞試驗信號的精確同步。?

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。?

實施例??一種實現風洞試驗信號精確同步的方法?

本發明為了徹底解決風洞試驗中各種信號之間的不同步問題，建立天平、傳感器測值與模型姿態角測值之間準確的時序對應關系，正確反映飛行器模型的氣動特性變化規律，提高風洞試驗結果的準確度。本發明提出的方法主要包括以下步驟：