汽車尾流速度測量的虛擬儀器系統(tǒng)
2012-12-27
隨著高速公路的蓬勃發(fā)展，汽車車速不斷提高，汽車氣動阻力對燃油消耗的影響日益凸現(xiàn)出來。氣動阻力的85%是壓差阻力，同時壓差阻力91%來自汽車尾部（其值隨車身長短不同而異）；而汽車尾流結(jié)構(gòu)對汽車空氣動力特性具有決定性影響。為此，進行汽車尾流速度測量，搞清尾流結(jié)構(gòu)進而改善汽車空氣動力特性對開發(fā)低阻力汽車，降低汽車燃油消耗有重要意義[1]。
在進行尾流試驗研究過程中，我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的測試儀器是功能固定且封裝好的，專用于某項具體試驗或任務，且價格昂貴。開發(fā)測試系統(tǒng)時，對設計人員的要求非常高：要求掌握測試儀器底層硬件知識，必須有廣泛的計算機編程知識，并能編寫硬件的驅(qū)動程序。從而導致了傳統(tǒng)測試系統(tǒng)開發(fā)周期長、靈活性很差。為了縮短速度測試系統(tǒng)開發(fā)時間，并方便以后用戶對其進行維護、擴展和升級，在熱線風速計的基礎上，我們引入虛擬儀器的概念，為汽車尾流速度測量開發(fā)出專用的虛擬儀器系統(tǒng)。
該測速校準系統(tǒng)能完成以下功能：
（1）進行數(shù)據(jù)采集參數(shù)設置，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可設置信號增益放大倍數(shù)、采樣頻率、信號掃描次數(shù)、以及被測量信號的上限與下限等。在計算機不溢出的條件下可任意改變測量虛擬儀器的測量信號的范圍，這點是傳統(tǒng)測試儀器望塵莫及的。
（2）進行環(huán)境變量初始化，包括大氣壓和溫度的初始化。通過給定的大氣壓和溫度等初始條件，系統(tǒng)還可算出試驗當時風洞中空氣的密度與空氣濕度。
（3）進行待測信號實時顯示，包括皮托管壓力差對應的電信號與熱線風速儀的輸出電壓信號顯示。這些任務由虛擬儀器中的圖像指示器（Indicator）來完成，其功能與實際示波器相同。根據(jù)信號顯示我們可以知道待測信號的變化何時劇烈、何時穩(wěn)定，并根據(jù)需要進行采樣控制。但是，示波器的顯示范圍很受限制，不如圖像指示計靈活。虛擬儀器中的圖像指示計的顯示范圍可根據(jù)需要進行任意設置，條件是計算機不溢出。這也體現(xiàn)了虛擬儀器的靈活性，調(diào)整升級的方便性。
（1）針對傳統(tǒng)儀器的種種特點和弊端，在汽車風洞中引入虛擬儀器的概念，開發(fā)了基于熱線風速計的、專門用于汽車尾流測速的虛擬儀器系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠方便地進行維護、擴展和升級。
（2）使用該虛擬儀器系統(tǒng)進行了某國產(chǎn)轎車的尾流測速試驗研究，測試結(jié)果與我們以前的數(shù)值計算結(jié)果和試驗結(jié)果均保持一致，證明了使用本虛擬儀器進行汽車尾流測速是有效且可行的。
（3）應用該虛擬儀器系統(tǒng)進行汽車尾流測速，進而研究改善尾流結(jié)構(gòu)的措施，對提高汽車空氣動力特性，開發(fā)低阻力國產(chǎn)汽車，降低汽車燃油消耗有重要意義。
來源 電能質(zhì)量分析儀 http://www.bjdaisi.com.cn/
在進行尾流試驗研究過程中，我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的測試儀器是功能固定且封裝好的，專用于某項具體試驗或任務，且價格昂貴。開發(fā)測試系統(tǒng)時，對設計人員的要求非常高：要求掌握測試儀器底層硬件知識，必須有廣泛的計算機編程知識，并能編寫硬件的驅(qū)動程序。從而導致了傳統(tǒng)測試系統(tǒng)開發(fā)周期長、靈活性很差。為了縮短速度測試系統(tǒng)開發(fā)時間，并方便以后用戶對其進行維護、擴展和升級，在熱線風速計的基礎上，我們引入虛擬儀器的概念，為汽車尾流速度測量開發(fā)出專用的虛擬儀器系統(tǒng)。
該測速校準系統(tǒng)能完成以下功能：
（1）進行數(shù)據(jù)采集參數(shù)設置，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可設置信號增益放大倍數(shù)、采樣頻率、信號掃描次數(shù)、以及被測量信號的上限與下限等。在計算機不溢出的條件下可任意改變測量虛擬儀器的測量信號的范圍，這點是傳統(tǒng)測試儀器望塵莫及的。
（2）進行環(huán)境變量初始化，包括大氣壓和溫度的初始化。通過給定的大氣壓和溫度等初始條件，系統(tǒng)還可算出試驗當時風洞中空氣的密度與空氣濕度。
（3）進行待測信號實時顯示，包括皮托管壓力差對應的電信號與熱線風速儀的輸出電壓信號顯示。這些任務由虛擬儀器中的圖像指示器（Indicator）來完成，其功能與實際示波器相同。根據(jù)信號顯示我們可以知道待測信號的變化何時劇烈、何時穩(wěn)定，并根據(jù)需要進行采樣控制。但是，示波器的顯示范圍很受限制，不如圖像指示計靈活。虛擬儀器中的圖像指示計的顯示范圍可根據(jù)需要進行任意設置，條件是計算機不溢出。這也體現(xiàn)了虛擬儀器的靈活性，調(diào)整升級的方便性。
（1）針對傳統(tǒng)儀器的種種特點和弊端，在汽車風洞中引入虛擬儀器的概念，開發(fā)了基于熱線風速計的、專門用于汽車尾流測速的虛擬儀器系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠方便地進行維護、擴展和升級。
（2）使用該虛擬儀器系統(tǒng)進行了某國產(chǎn)轎車的尾流測速試驗研究，測試結(jié)果與我們以前的數(shù)值計算結(jié)果和試驗結(jié)果均保持一致，證明了使用本虛擬儀器進行汽車尾流測速是有效且可行的。
（3）應用該虛擬儀器系統(tǒng)進行汽車尾流測速，進而研究改善尾流結(jié)構(gòu)的措施，對提高汽車空氣動力特性，開發(fā)低阻力國產(chǎn)汽車，降低汽車燃油消耗有重要意義。
來源 電能質(zhì)量分析儀 http://www.bjdaisi.com.cn/
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