[發明專利]基于光纖陀螺的橫向連續測量系統及測量方法

在審

• 申請號: 202011114542.3
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112082729A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 劉興旺;肖長玲;王建鋒;張偉
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司哈爾濱空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

1.基于光纖陀螺的橫向連續測量系統，包括試驗模型，其特征在于：還包括光纖陀螺角度傳感器系統、數模轉換系統、數據采集系統、壓力采集系統、主控計算機、天平、測壓管路、模型支撐機構以及模型支撐機構運行控制系統；

所述的試驗模型設置在模型支撐機構上，模型支撐機構運行控制系統分別與主控計算機及模型支撐機構連接，所述的天平設置在試驗模型內部，所述的光纖陀螺角度傳感器系統與試驗模型連接，所述的壓力采集系統與測壓管路連接，所述的數據采集系統分別與數模轉換系統、天平、壓力采集系統連接，所述的數據采集系統與主控計算機連接。

2.根據權利要求1所述的基于光纖陀螺的橫向連續測量系統，其特征在于：所述的測壓管路設置在風洞洞體內，用于測量風洞壓力值。

3.根據權利要求1所述的基于光纖陀螺的橫向連續測量系統，其特征在于：所述的空氣載荷包括法向力、軸向力、橫向力以及俯仰力矩、偏航力矩、俯仰力矩；所述的模型姿態角包括試驗模型在滾轉、偏航、俯仰三個方位的角度值。

4.根據權利要求1所述的基于光纖陀螺的橫向連續測量系統，其特征在于：所述的光纖陀螺角度傳感器系統包括陀螺儀、通訊電纜、標準電源，所述的標準電源為陀螺儀提供24V電源，并通過通訊電纜與數模轉換系統連接，進行數據傳輸。

5.根據權利要求4所述的基于光纖陀螺的橫向連續測量系統，其特征在于：所述的陀螺儀設置在試驗模型內部。

6.根據權利要求1所述的基于光纖陀螺的橫向連續測量系統，其特征在于：所述的數模轉換系統包括交變直流模塊型電源、穩壓單組輸出轉換器、數模轉換器和儀表放大器，所述的交變直流模塊型電源輸出的電壓經穩壓單組輸出轉換器轉換后，給數模轉換器供電，數模轉換器與儀表放大器連接，將數模轉換器輸出的模擬信號進行放大輸出。

7.根據權利要求6所述的基于光纖陀螺的橫向連續測量系統，其特征在于：所述的數模轉換器包括權電阻網絡、運算放大器、基準電源和模擬開關，所述的基準電源、模擬開關、權電阻網絡、運算放大器依次連接，模擬開關用于接收光纖陀螺角度傳感器系統輸出的試驗模型模型姿態角數字信號，權電阻網絡將數字信號進行轉換成模擬信號，輸出到運算放大器進行放大。

8.根據權利要求7所述的基于光纖陀螺的橫向連續測量系統，其特征在于：所述的權電阻網絡內部設置有32Bit內核單片機、16Bit數模轉換芯片，32Bit內核單片機將光纖陀螺角度傳感器系統發出的試驗模型姿態角數字信號進行解析，將解析出來的值通過SPI接口傳輸到16Bit數模轉換芯片進行轉換成模擬信號。

9.根據權利要求1所述的基于光纖陀螺的橫向連續測量系統，其特征在于：所述的光纖陀螺角度傳感器系統采集的模型姿態角角度范圍為-100°～+100°，數模轉換系統輸出給數據采集系統的試驗模型姿態角數字模擬信號為0-10V直流電壓信號。

10.一種如權利要求1-9任一所述基于光纖陀螺的橫向連續測量系統的測量方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：將陀螺儀安裝于試驗模型中，通過通訊電纜與數模轉換系統相連；將天平、數模轉換器通過線纜接入數據采集系統；通過以太網將數據采集系統和壓力采集系統與主控計算機相連；

步驟2：將數據采集系統和壓力采集系統與主控計算機的網絡地址設置為同一網段；

步驟3：設置采集頻率及存儲文件名兩個參數信息，主控計算機將這兩個參數信息分別都傳遞給壓力采集系統、光纖陀螺角度傳感器系統、數據采集系統，將壓力采集系統、光纖陀螺角度傳感器系統、數據采集系統設定相同的采集頻率；

步驟3：控制數據采集系統、光纖陀螺角度傳感器系統、壓力采集系統按照設置的頻率進行連續采集，同時主控計算機將運行啟動指令發送至模型支撐機構運行控制系統，模型支撐機構運行控制系統驅動模型支撐機構帶動試驗模型轉動；

步驟4：當試驗模型轉動到滾轉方位時，陀螺儀采集試驗模型的滾轉方位角度值并經過數模轉換系統進行轉換，而后傳遞給數據采集系統；天平采集試驗模型位于滾轉方位時的空氣載荷，并傳輸給數據采集系統；數據采集系統將空氣載荷以及轉換后的滾轉方位角度傳遞給主控計算機；壓力采集系統采集此時的風洞壓力值，傳遞給主控計算機；

當試驗模型轉動到偏航方位時，陀螺儀采集試驗模型的偏航方位角度值并經過數模轉換系統進行轉換，而后傳遞給數據采集系統；天平采集試驗模型位于偏轉方位時的空氣載荷，并傳輸給數據采集系統；數據采集系統將空氣載荷以及轉換后的偏航方位角度傳遞給主控計算機；壓力采集系統采集此時的風洞壓力值，傳遞給主控計算機；

當試驗模型轉動到俯仰方位時，陀螺儀采集試驗模型的俯仰方位角度值并經過數模轉換系統進行轉換，而后傳遞給數據采集系統；天平采集試驗模型位于俯仰方位時的空氣載荷，并傳輸給數據采集系統；數據采集系統將空氣載荷以及轉換后的俯仰方位角度傳遞給主控計算機；壓力采集系統采集此時的風洞壓力值，傳遞給主控計算機；

步驟5：主控計算機將把連續采集后的風洞壓力值、空氣載荷及模型姿態角按照指定格式合并為一個文件，以便后續計算。