多路压力传感器自动校准系统的设计与实现

论文摘要

风洞实验在气动力学研究和飞行器气动设计中具有非常重要的作用。它是依据运动的原理,将飞行器的模型或实物固定在地面人工环境中,人为制造气流通过,模拟空中各种复杂的飞行状态,以此获取实验数据。在风洞实验技术中,压力测量一直是飞行器模拟实验的一项重要内容,而压力传感器则是风洞试验中重要的测试仪器。为了确保风洞实验压力数据测试的准确性及可靠性,风洞实验所使用的压力传感器的校准工作十分重要。目前我单位各个风洞中使用的压力传感器,特别是测量总压、静压和底压所使用的压力传感器,绝大部分都是在我所在的科研室进行校准测试及完成其校准工作的。但我们的校准方法还很落后,手动加压、人工读表、人工将校准数据输入计算机、人工判断校准结果、手动填写校准证书等,由于数据繁多,极易发生输入错误导致校准结果不正确;一旦输入错误后很难察觉,发觉后更正又需要耗费大量的时间和精力,甚至造成风洞试验数据的报废。近十年来,传感器技术的不断发展,风洞实验中使用的传感器类型也越来越多样化,这也为传感器的校准带来了新的问题。某些类型的压力传感器,特别是绝压传感器,已经不能像以前一样使用统一的方法来校准,校准工作变得复杂多样。同时,传感器精度的提高对压力标准和校准设备的要求也越来越高。在这种情况下,我们提出了在现有装备的基础上、研制并开发出一套多通道的压力传感器自动校准系统。本系统拟在高精度压力控制器RUSKA7215i的基础上,在电子计算机的控制下,通过相应的硬件和软件扩展,消除传感器校准期间的各种干扰和人为失误,自主地完成整个校准过程。多路压力传感器自动校准系统的完成和投入使用,将提高传感器静态参数校准的速度,还能提高校准结果的可信度,为风洞实验使用压力传感器提供更加有力的保障。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要内容和组织结构
• 1.3.1 论文的主要内容
• 1.3.2 论文的组织结构
• 第二章 系统总体设计
• 2.1 设计要求
• 2.1.1 主要功能
• 2.1.2 技术指标
• 2.2 压力传感器的基本特性
• 2.2.1 压力传感器静态特性
• 2.2.2 压力传感器的动态特性
• 2.3 多路压力传感器校准原理
• 2.3.1 压力传感器静态参数校准
• 2.3.2 压力传感器动态参数校准
• 2.3.3 多通道自动校准实现原理
• 2.4 系统设计方案
• 2.4.1 设计思路
• 2.4.2 系统组成及原理
• 2.4.3 系统工作流程
• 第三章 系统硬件设计与实现
• 3.1 硬件体系结构概述
• 3.2 压力控制模块设计
• 3.2.1 压力控制器工作原理
• 3.2.2 RUSKA 7512i 数字压力控制仪
• 3.3 数据采集模块设计
• 3.3.1 数据采集器系统组成
• 3.3.2 AD 转换原理
• 3.3.3 系统数据采集器
• 3.4 压力传感器校准模块设计
• 3.4.1 校准流程
• 3.4.2 主要参数分析
• 3.5 打印机模块设计
• 3.6 系统模块间通信
• 3.6.1 COM 接口
• 3.6.2 RS-232 接口规范
• 第四章 系统软件设计与实现
• 4.1 需求分析
• 4.2 开发平台概述
• 4.2.1 系统环境
• 4.2.2 软件平台
• 4.3 系统数据库设计
• 4.3.1 课题数据库简介
• 4.3.2 SQL 语言
• 4.3.3 数据库模型设计
• 4.3.4 数据库表设计
• 4.4 主要模块设计与实现
• 4.4.1 传感器校准模块
• 4.4.2 数据处理模块
• 4.4.3 数据库管理模块
• 4.4.4 系统维护模块
• 4.4.5 控制程序入口
• 第五章 系统测试及问题修正
• 5.1 系统测试分析
• 5.1.1 测试方法
• 5.1.2 结果分析
• 5.2 系统问题修正
• 5.2.1 系统防锁死释放功能
• 5.2.2 传感器输出波动的消除
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献