基于DTS4050掃描閥的溫度測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

龐彬　林山　唐震

【摘??要】溫度測(cè)試系統(tǒng)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)的重要組成部分，為了滿足整機(jī)試驗(yàn)溫度測(cè)點(diǎn)數(shù)量多、精度要求高、測(cè)量范圍廣等要求，本文設(shè)計(jì)了基于DTS4050掃描閥的溫度測(cè)試系統(tǒng)，闡述了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，介紹了DTS4050掃描閥的工作原理與參數(shù)設(shè)置，通過TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量、存儲(chǔ)與顯示。該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)試驗(yàn)溫度參數(shù)的測(cè)量需求。

【關(guān)鍵詞】整機(jī)試驗(yàn);溫度測(cè)試系統(tǒng);DTS4050溫度掃描閥

0引言

整機(jī)試車試驗(yàn)過程中，需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量的準(zhǔn)確與否直接影響到試驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性及參數(shù)的計(jì)算與分析。

試車臺(tái)溫度測(cè)試系統(tǒng)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)試車臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能是對(duì)空氣系統(tǒng)溫度、燃油系統(tǒng)溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)壁溫等溫度參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行采集和記錄。DTS4050溫度掃描閥作為一種精度高，性能穩(wěn)定，反應(yīng)靈敏，具有良好的電磁兼容性的溫度測(cè)量設(shè)備，滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)試車臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)的要求。

本文以現(xiàn)有航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)試車臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采用DTS4050掃描閥對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，詳細(xì)介紹溫度測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和過程，并對(duì)測(cè)量的溫度參數(shù)進(jìn)行采集和記錄，為整機(jī)試驗(yàn)提供可靠有效的數(shù)據(jù)。

1.技術(shù)方案

1.1工作原理

本系統(tǒng)采用熱電偶對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。熱電偶是利用熱電效應(yīng)制成的溫度傳感器，把兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料組成回路，將它們的接點(diǎn)分別放置于測(cè)量端和冷端，在回路中產(chǎn)生熱電效應(yīng)。

系統(tǒng)采用DTS4050掃描閥對(duì)熱電偶溫度進(jìn)行測(cè)量。溫度補(bǔ)償導(dǎo)線一端與發(fā)動(dòng)機(jī)溫度測(cè)點(diǎn)連接，另一端連接到DTS4050溫度掃描閥。DTS4050掃描閥內(nèi)部存儲(chǔ)了不同類型的熱電偶溫度系數(shù)，通過計(jì)算得出對(duì)應(yīng)的工程單位的溫度值，并將溫度通過網(wǎng)線進(jìn)行傳輸。

圖1溫度掃描閥工作原理圖

1.2技術(shù)參數(shù)

DTS4050溫度掃描閥共32路溫度測(cè)量通道，設(shè)備內(nèi)部安裝鉑電阻對(duì)冷端溫度進(jìn)行測(cè)量。DTS4050溫度掃描閥通過以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，支持TCP/IP協(xié)議，詳細(xì)技術(shù)參數(shù)如表1所示。

1.3總體方案

航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)試車臺(tái)溫度測(cè)試系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、溫度掃描閥和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與顯示系統(tǒng)等組成，實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)溫度參數(shù)的采集、分析與處理，總體方案如圖2所示。

圖2系統(tǒng)總體方案圖

發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)溫度不同，采用不同類型的熱電偶對(duì)其溫度進(jìn)行測(cè)量，本系統(tǒng)采用T型電偶和K型電偶對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)溫度參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，溫度補(bǔ)償導(dǎo)線一端連接發(fā)動(dòng)機(jī)被測(cè)部位，一端通過電連接器接入溫度掃描閥，溫度掃描閥將輸入的電壓信號(hào)經(jīng)過高精度運(yùn)算放大器放大，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，微處理器將數(shù)字信號(hào)與熱電偶冷端溫度進(jìn)行對(duì)比，在分度表中查找對(duì)應(yīng)的溫度信息，通過計(jì)算后得到被測(cè)參數(shù)的溫度值，最后通過局域網(wǎng)通訊的方式將溫度傳輸給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算處理后，將數(shù)據(jù)傳輸給服務(wù)器電腦進(jìn)行存儲(chǔ)。

溫度掃描閥受振動(dòng)影響較大，不宜安裝在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，故將溫度掃描閥固定在振動(dòng)較小的測(cè)試間，減少試驗(yàn)中振動(dòng)對(duì)溫度掃描閥的影響。

2.詳細(xì)設(shè)計(jì)

2.1參數(shù)設(shè)置

溫度測(cè)量系統(tǒng)搭建完成后，需要對(duì)DTS4050掃描閥進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，命令如下所示：

1）LIST?A：列出所有設(shè)置參數(shù);

2）LIST?S：列出SCAN命令下的相關(guān)參數(shù);

a）PERIOD：設(shè)定采樣時(shí)間間隔;

b）AVG：進(jìn)行一次濾波平均輸出之前采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù);

c）FPS：設(shè)置給上位機(jī)發(fā)送的平均后的采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù);

d）FORMAT：數(shù)據(jù)在顯示器上是否滾動(dòng)。

e）BIN：設(shè)置數(shù)據(jù)包發(fā)送格式;

f）UNITS：設(shè)置掃描閥輸出的溫度單位;

g）RANGET：當(dāng)掃描閥輸出數(shù)值為溫度單位時(shí)，設(shè)置溫度的量程;

h）RANGEV：當(dāng)掃描閥輸出電壓值時(shí)，設(shè)置電壓值的量程;

i）RATE：計(jì)算數(shù)據(jù)輸出周期;

3）LIST?T：列出各個(gè)通道測(cè)量電偶的類型;

4）SCAN：掃描閥開始掃描;

5）STOP：掃描閥停止掃描;

6）SAVE：保存當(dāng)前設(shè)置的參數(shù)。

2.2軟件設(shè)計(jì)

采用VB.NET進(jìn)行程序編制，VB.NET是基于微軟.NET?Framework之上的面向?qū)ο蟮木幊陶Z言。溫度測(cè)試系統(tǒng)軟件由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)回放程序組成。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件將溫度測(cè)試系統(tǒng)傳入的信號(hào)進(jìn)行讀取、數(shù)據(jù)運(yùn)算和顯示，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集軟件建立了參數(shù)計(jì)算通道，在計(jì)算通道中輸入所要計(jì)算的公式來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜參數(shù)的計(jì)算，靈活方便，操作簡(jiǎn)單。數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)通過TCP/IP協(xié)議和其它系統(tǒng)進(jìn)行通訊。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件將試車數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地的數(shù)據(jù)庫中。采用SQL?Server數(shù)據(jù)庫對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便設(shè)計(jì)人員對(duì)試車數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和計(jì)算分析。試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫具有數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)導(dǎo)出和數(shù)據(jù)查詢等功能。數(shù)據(jù)入庫效率受數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、服務(wù)器性能、代碼效率和網(wǎng)絡(luò)帶寬等因素影響。數(shù)據(jù)查詢支持模糊查詢和分類查詢功能，也可以自定義條件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程查詢。

數(shù)據(jù)回放軟件讀取服務(wù)器中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過曲線形式顯示在回放界面上，并實(shí)現(xiàn)了繪制多參數(shù)曲線功能、曲線局部放大功能和數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，方便試驗(yàn)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算分析。

3.總結(jié)

基于DTS4050掃描閥的溫度測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施應(yīng)用，提高了溫度參數(shù)測(cè)量的精度，擴(kuò)展了溫度測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)量能力，同時(shí)可以對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、運(yùn)算分析和實(shí)時(shí)顯示，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，方便試驗(yàn)人員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度數(shù)據(jù)及對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，滿足了航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)試驗(yàn)的測(cè)試需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]?王化祥，張淑英.傳感器原理及應(yīng)用[M].天津大學(xué)出版社，2007.

[2]?周澤存，劉馨媛.檢測(cè)技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.

[3]?唐圣棵.熱電偶傳感器的冷端溫度補(bǔ)償研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（09）：128.

[4]?許靜，李正文.熱電偶溫度計(jì)測(cè)溫關(guān)鍵技術(shù)探析[J].東北電力技術(shù).2011（11）.

[5]?魏元，吳璋，徐岱.K型熱電偶冷端補(bǔ)償研究[J].計(jì)測(cè)技術(shù).2011（06）.

（作者單位：中國(guó)航發(fā)沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)研究所）