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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(jìn)行汽車尾流速度測量，搞清尾流結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jìn)行尾流試驗(yàn)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(xiàng)具體試驗(yàn)或任務(wù)，且價(jià)格昂貴。開發(fā)測試系統(tǒng)時，對設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)編程知識，并能編寫硬件的驅(qū)動程序。從而導(dǎo)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(jìn)行維護(hù)、擴(kuò)展和升級，在熱線風(fēng)速計(jì)的基礎(chǔ)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(zhǔn)系統(tǒng)能完成以下功能：
（1）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集參數(shù)設(shè)置，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可設(shè)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(jì)算機(jī)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(diǎn)是傳統(tǒng)測試儀器望塵莫及的。
（2）進(jìn)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(yàn)當(dāng)時風(fēng)洞中空氣的密度與空氣濕度。
（3）進(jìn)行待測信號實(shí)時顯示，包括皮托管壓力差對應(yīng)的電信號與熱線風(fēng)速儀的輸出電壓信號顯示。這些任務(wù)由虛擬儀器中的圖像指示器（Indicator）來完成，其功能與實(shí)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(jìn)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(jì)靈活。虛擬儀器中的圖像指示計(jì)的顯示范圍可根據(jù)需要進(jìn)行任意設(shè)置，條件是計(jì)算機(jī)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(diǎn)和弊端，在汽車風(fēng)洞中引入虛擬儀器的概念，開發(fā)了基于熱線風(fēng)速計(jì)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(jìn)行維護(hù)、擴(kuò)展和升級。
（2）使用該虛擬儀器系統(tǒng)進(jìn)行了某國產(chǎn)轎車的尾流測速試驗(yàn)研究，測試結(jié)果與我們以前的數(shù)值計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果均保持一致，證明了使用本虛擬儀器進(jìn)行汽車尾流測速是有效且可行的。
（3）應(yīng)用該虛擬儀器系統(tǒng)進(jìn)行汽車尾流測速，進(jìn)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://rengken.cn/
在進(jìn)行尾流試驗(yàn)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(xiàng)具體試驗(yàn)或任務(wù)，且價(jià)格昂貴。開發(fā)測試系統(tǒng)時，對設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)編程知識，并能編寫硬件的驅(qū)動程序。從而導(dǎo)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(jìn)行維護(hù)、擴(kuò)展和升級，在熱線風(fēng)速計(jì)的基礎(chǔ)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(zhǔn)系統(tǒng)能完成以下功能：
（1）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集參數(shù)設(shè)置，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可設(shè)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(jì)算機(jī)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(diǎn)是傳統(tǒng)測試儀器望塵莫及的。
（2）進(jìn)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(yàn)當(dāng)時風(fēng)洞中空氣的密度與空氣濕度。
（3）進(jìn)行待測信號實(shí)時顯示，包括皮托管壓力差對應(yīng)的電信號與熱線風(fēng)速儀的輸出電壓信號顯示。這些任務(wù)由虛擬儀器中的圖像指示器（Indicator）來完成，其功能與實(shí)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(jìn)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(jì)靈活。虛擬儀器中的圖像指示計(jì)的顯示范圍可根據(jù)需要進(jìn)行任意設(shè)置，條件是計(jì)算機(jī)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(diǎn)和弊端，在汽車風(fēng)洞中引入虛擬儀器的概念，開發(fā)了基于熱線風(fēng)速計(jì)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(jìn)行維護(hù)、擴(kuò)展和升級。
（2）使用該虛擬儀器系統(tǒng)進(jìn)行了某國產(chǎn)轎車的尾流測速試驗(yàn)研究，測試結(jié)果與我們以前的數(shù)值計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果均保持一致，證明了使用本虛擬儀器進(jìn)行汽車尾流測速是有效且可行的。
（3）應(yīng)用該虛擬儀器系統(tǒng)進(jìn)行汽車尾流測速，進(jìn)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://rengken.cn/
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