风洞数据采集与控制系统：工控数据采集技术的应用与创新

在挑战中，我们面临着开发一个能够用于飞机配置与组件的动静力测量、电源设备进气测试（即进气兼容性研究）、微震荡测试以评估稳定性导数，以及模拟飞机失速和尾旋形成高震荡与旋转导数功能全面、灵活可靠的测试系统。为了解决这个问题，我们利用了NI的PXI与SCXI平台以及LabVIEW实时软件，开发出了一个既可靠又高度精确的数据采集与控制系统。

使用LabVIEW，我们实现了高达2 kHz 的ESP端口切换速率，并通过缩短整个操作周期为客户节省成本。此外，我们在压力测量中实现了0.01% FS 的精度。

风洞是一种用于研究物体周围气流模式并测量其上空气动力的空气动力学测试设备。它通常包含一个安置飞机模型的测试部分、一系列压缩和稳定部分，以及扩散部分。位于扩散部分的是提供所需气流的风扇，这样的配置能够准确模拟飞机和气流之间相对运动。

在风洞测试中，常见测量包括动静力、压力分布和位置测量。这些信息可以帮助我们更好地理解飞机在不同条件下的性能。

我们的系统是一个基于PXI架构，由NI SCXI-1125 模块组成，它负责接收来自压力扫描仪的压力测量结果。这套系统还包括六个通道从张力计装置获取作用力的数字化转换器——SCXI-1520，另外还有一个运动板卡——PXI-7344 用于控制模型方向，并将方向信息回传至系统。而振动及声波检测则依赖于 PXI-4472 芯片进行处理。

我们的软件分为校准模块和采集模块。在校准阶段，我们使用五点法对所有传感器进行校准，以创建校准矩阵，而LabVIEW 提供了一种简单且精确的方式来执行这一过程并验证效果。在采集阶段，我们首先收集偏移值，然后映射到工程单位，并最终得到实际数据。我们通过图1 和图2 来展示如何使用GUI 进行校准操作及验证结果。

对于速度分布，实验室会通过固定点上的电子压力扫描仪来收集来自模型上的各个点的一系列值。这一过程由前述程序自动完成，在整个实验期间，其速度被保持在预设范围内，同时也被用户输入，以便根据马赫数调整整个风洞环境。在此基础上，还有进一步细化操作，如移动模型指向特定的位置等，从而达到极高效率并减少误差。

最后，对于振动或声波检测，实验室会利用加速计或麦克风连接到 PXI-4472 芯片以获取相关数据，为震荡分析提供支持。此类综合应用使得现有技术显得过时，而新的方法却能提供更加全面的视角，更有效地推进航空工程领域中的知识前沿发展。