[實用新型]一種高速列車的空氣動力學數(shù)據(jù)采集裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320012765.8
• 申請日: 2013-01-10
• 公開（公告）號: CN203116935U
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設計）人: 包建超;劉如迪;安震
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 西安睿通知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 車寧華

技術領域

本實用新型涉及高速列車的運動數(shù)據(jù)檢測裝置，具體涉及一種高速列車的空氣動力學數(shù)據(jù)采集裝置。

背景技術

隨著列車運行速度的提高，列車高速通過隧道引起的空氣動力學效應（壓力波、空氣阻力、列車風、微氣壓波等）對列車運行的安全性、旅客乘坐的舒適性及隧道周圍環(huán)境均有不良影響，是隧道設計必須解決的關鍵技術。

列車高速通過隧道或在隧道內交會時產(chǎn)生較大的空氣壓力變化，列車車體、車門、車窗等車體強度薄弱區(qū)域和隧道地面設備將承受復交變的氣動載荷；隧道內交替出現(xiàn)的壓縮波和膨脹波，使隧道內的空氣壓力不斷發(fā)生變化，當車廂氣密性不良，空氣壓力變化傳入車內，導致乘員耳感不適，甚至頭暈、嘔吐等；同時，列車高速進入隧道，列車前面的空氣突然受到壓縮，在列車前部產(chǎn)生壓縮波，此波沿著隧道向前傳播，在隧道出口處，壓縮波突然膨脹，以膨脹波的形式向四周傳播，對隧道口附近居民和建筑也會產(chǎn)生影響。

發(fā)明內容

本實用新型的目的在于提供一種高速列車的空氣動力學數(shù)據(jù)采集裝置，獲取高速列車的空氣動力學性能，確定列車表面壓力的分布情況，得出蒙皮部位所承受的氣動載荷，從而為優(yōu)化列車外形設計和優(yōu)化空調進排氣風口的位置，提供實驗數(shù)據(jù)。

為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案予以實現(xiàn)。

一種基于空氣動力學的高速列車數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，包括上位機，與上位機通訊連接的信號采集板，與信號采集板連接的至少一路信號調理板和相應的壓阻式氣壓傳感器，所述壓阻式氣壓傳感器設置在高速列車表面；所述信號調理板上設置有信號調理電路單元，所述信號調理電路單元包含與壓阻式氣壓傳感器輸出端依次連接的模擬放大電路和低通濾波電路；所述信號采集板上設置有信號采集電路單元，所述信號采集電路單元包含STM32F103ZMT6主芯片，與STM32F103ZMT6主芯片分別電連接的NAND存儲模塊、SD卡數(shù)據(jù)轉移模塊以及至少一路AD轉換模塊；所述AD轉換模塊對應連接所述低通濾波電路的輸出。

本實用新型的特點和更進一步改進在于：

所述信號調理電路單元包含STM32F103T8主芯片、前置于所述模擬放大電路的AD8231芯片放大器、連接在STM32F103T8主芯片的數(shù)據(jù)輸出端和AD8231芯片放大器控制端之間的DAC7513芯片，所述STM32F103T8主芯片的數(shù)據(jù)輸入端通過串口電連接所述上位機的輸出端。

所述模擬放大電路采用OP2347模擬放大器。

所述低通濾波電路采用MAX7412濾波器。

本實用新型基于空氣動力學的高速列車數(shù)據(jù)采集裝置，利用設置在高速列車表面壓阻式氣壓傳感器和相應的信號調理板實現(xiàn)高速列車表面空氣動力學數(shù)據(jù)的實時測量，利用對應的信號采集板實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的存儲；利用上位機實現(xiàn)多路高速列車表面空氣動力學數(shù)據(jù)的實時測量、數(shù)據(jù)儲存的管理；上述結構方式實現(xiàn)了數(shù)據(jù)測量的模塊化、功能化、智能化，并且管理和擴展方便。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步詳細說明。

圖1為本實用新型的結構框圖；

圖2為信號調理板的電路結構原理圖；

圖3為信號調理板中信號放大部分的電路圖；

圖4為信號調理板中信號濾波部分的電路圖；

圖5為信號采集板的電路結構原理圖。

具體實施方法

參照圖1，本實用新型的一種基于空氣動力學的高速列車數(shù)據(jù)采集裝置結構框圖。其中，信號采集板上設置有信號采集電路單元，上位機通過通訊口連接的信號采集板，可以調取信號采集板中的測量數(shù)據(jù)；信號采集板分別連接的多路信號調理板和相應的壓阻式氣壓傳感器，壓阻式氣壓傳感器設置在高速列車表面；信號調理板上設置有信號調理電路單元，上位機可以通過RS232實現(xiàn)信號調理電路單元中的調零、放大參數(shù)的設置。信號采集板和信號調理板的采用電池供電。

參照圖2，為信號調理板的電路結構原理圖。信號調理板上設置有信號調理電路單元，信號調理電路單元包含STM32F103T8主芯片、前置于所述模擬放大電路的AD8231芯片放大器、連接在STM32F103T8主芯片的數(shù)據(jù)輸出端和AD8231芯片放大器控制端之間的DAC7513芯片，STM32F103T8主芯片的數(shù)據(jù)輸入端通過串口電連接所述上位機的輸出端。上位機的可以通過STM32F103T8主芯片設定AD8231芯片放大器和模擬放大電路的參數(shù)，其中，DAC7513芯片起到對設定參數(shù)進行數(shù)模轉換，完成實際參數(shù)的加載作用。本實施例中，STM32F103T8主芯片還可以設定低通濾波器的參數(shù)。