[發明專利]一種風洞多信號源數據同步采集與集成處理的方法

有效

• 申請號: 202210941383.7
• 申請日: 2022-08-08
• 公開（公告）號: CN115014696B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 黃輝;范金磊;鄧曉曼;高川;王偉仲;羊璽;賀振陽;夏語;熊倩;陳璐瑤;鄧富強;江深睿;王艷平
• 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: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06;G01D21/02;G06F16/2458;G06F16/27
• 代理公司: 綿陽遠卓弘睿知識產權代理事務所(普通合伙) 51371
• 代理人: 張忠慶

1.一種風洞多信號源數據同步采集與集成處理的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、根據風洞試驗需求選取相應的采集系統和標準計量儀器，完成多信號源采集環境的搭建；其中，多信號源采集環境采集的多信號源包括：包括壓力、溫度、角度、速度、加速度、位移、力和力矩、光強；

步驟二、對搭建的多信號源采集環境，進行采集環境參數設置和采集測試；

步驟三、風洞試驗項目參數設置；

步驟四、對多信號源采集環境內的采集系統進行運行測試；

步驟五、使用多信號源采集環境內的采集系統進行風洞試驗數據采集與實時信號監測與分析；

步驟六、對步驟五采集到的風洞試驗數據進行數據對齊處理，具體方法為：由于各采集系統、采集卡采樣頻率不同，且通過通訊獲取的數據無法進行外觸發同步，為確保數據的同步性，需要將數據進行對齊處理，包括硬件同步數據預處理、軟件同步數據預處理兩類同步和數據預處理方法，具體步驟包括：

S61、硬件同步數據預處理，對外觸發方式獲得的數據進行預處理，包括四種對齊策略：對齊到最低采樣率、對齊到最高采樣率、對齊到指定設備的采樣率、對齊到指定采樣率；外觸發對齊通過插補手段使各個設備采集數據對齊到同步外觸發信號的時間軸，處理流程為：

S611、確定對齊策略，并根據同步外觸發信號開始路由時間、結束路由時間和對齊后采樣率構建對齊時間序列T，時間間隔為△T；

S612、獲取使用同步外觸發信號進行觸發采集的采集通道數據序列D，其中DT為D的時間序列，不同采集系統由于固有延時的差異，DT起始時間點存在差異；

S613、對使用同步外觸發信號的采集通道，將D按時間序列T插值，插值選用線性插值、最小二乘法插值、樣條插值中的一種，得到對齊后的數據；將PCO 4000采集的圖像作為對齊通道，直接插值到相機曝光周期的中間時間點，或將相機曝光周期內覆蓋的數據求平均，作為對齊后的數據；

S614、重復步驟S612、步驟S613，將所有采集通道的數據對齊到時間序列T；對于掃描式的采集系統，為減少數據對齊預處理復雜度，簡化為同一采集系統的所有通道使用同一時間序列；

S62、軟件同步數據預處理，軟件同步的策略：試驗過程中，同時啟動所有采集系統，每個采集系統的采集任務均在獨立的線程中運行，同時通過計算機系統時間記錄每個通道的時間序列，計算機系統時間存在不穩定的問題，記錄的時間序列與實際采集時間序列可能存在誤差；在對齊策略上和硬件外觸發對齊類似，通過插值將所有數據對齊到一個統一的時間序列；

通過計算通道信號間的互相關函數對信號的同步情況進行分析，若通道間有信號延遲，為其設置通道延遲參數，在對齊時會平移其時間軸，實現信號的同步對齊修正；

步驟七、各采集系統采集到的實驗數據對齊后，進行連續數據自動識別與提取；

步驟八、數據存儲與分析，根據存儲的數據文件、風洞流場參數和模型參數，計算出氣動系數、壓力系數、流量、馬赫數。

2.如權利要求1所述的風洞多信號源數據同步采集與集成處理的方法，其特征在于，所述步驟一中，多信號源采集環境搭建包括：采集系統硬件連接、自檢測試和校準，具體步驟包括：

S11、采集系統硬件連接，將各類型傳感器、壓力電子掃描閥輸出線纜連接到對應的采集系統；將標準計量儀器輸出接入相應的數據采集系統，常用的標準計量儀器有標準壓力源和標準電信號源；將各采集系統的輸出通過電纜、光纖、以太網的方式連接到計算機；將PXI采集系統時鐘卡的輸出接入到具有硬件同步接口的采集系統；

S12、自檢測試和校準，對所有采集系統進行自檢和校準，具體方法包括：PXI、DEWESoft采集系統各板卡自檢，當采集系統硬件配置有變化或者校準證書過期，則需要對采集通道進行通道校準；Optimus電子掃描閥系統零點校準和全量程校準，Initium和PSI 9116電子掃描閥系統零點校準，對三個電子掃描閥系統進行精度測試；相機自檢和背景白噪聲圖像測試；當所有采集系統自檢結果無異常，且校準結果和精度測試結果滿足試驗要求時，方可進行后續步驟；

通道校準和全量程校準過程類似，即根據相應計量規范，使用標準計量儀器，得到采集通道線性度、誤差限指標。