传感器智能化技术在流场测试中的应用

论文摘要

传感器的网络化、智能化研究是实现试验测试系统快速灵活构建,以满足多变的测试需求的基础环节。IEEE145为传感器的智能化提供了标准,然而现有的大部分测试设备和传感器并不具有IEEE1451关于电子数据表格（TEDS）的功能,为充分利用大量成熟可靠的传感器及测试设备,必须以IEEE1451为标准,寻求现实传感器智能化改造的途径。本文以中国船舶重工集团公司第七0二研究所试验室数字化改造为背景,围绕流场测试采集系统的构建,详细阐述了基于RS-485总线和数据库技术的传感器智能化改造。本文首先对IEEE1451标准中TEDS技术展开深入研究,以及讨论了流场测试的方法和原理,分析试验数据的处理。其次,介绍软件平台中数据库连接方法实现和串口通信功能实现。最后,在IEEE1451标准下的智能数据采集系统的搭建,通过在传感器上绑定以单片机为基础的数据采集模块,一方面实现了传感器信号的数字化传递,另一方面利用单片机对传感器进行标识,使在LabVIEW环境下开发试验数据采集系统能利用该标识信息对传感器进行自动识别、从数据库中自动导入和该传感器相关的信息。通过流场校验试验和测量试验,对采集到的数据进行处理,验证采集系统的稳定性和流场测量装置的性能。本文设计的测试系统,实现了对三维伴流场的测量和对传统传感器的身份识别,并提高了测试的效率。为进一步实现对其他传感器及测试系统的改造提供基础,进而实现试验过程和试验数据的网络化、智能化管理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及研究意义
• 1.2 课题研究背景及现状
• 1.3 测试技术的发展方向
• 1.3.1 网络化智能传感器基本概念
• 1.3.2 物联网对测试技术的需求
• 1.3.3 IEEE1451 标准的制定及现状
• 1.3.4 虚拟仪器的概念
• 1.4 本课题研究内容
• 第二章 基于IEEE1451 标准的TEDS 分析
• 2.1 传感器智能化演变
• 2.2 IEEE1451 标准简介
• 2.3 网络化智能传感器
• 2.4 TEDS 技术
• 2.5 实现TEDS 技术的几种方法比较
• 本章小结
• 第三章 流场测试方法及原理
• 3.1 流场测试方法
• 3.2 五孔皮托管工作原理
• 3.3 试验数据处理及表达形式
• 3.3.1 平均速度及速度标准差
• 3.3.2 尾伴流特征系数
• 本章小结
• 第四章 系统软件开发平台简介
• 4.1 LabVIEW 简介
• 4.2 SQL 数据库
• 4.3 LabVIEW SQL Toolkit 工具包简介
• 4.4 VISA 接口
• 本章小结
• 第五章 流场测试系统的设计
• 5.1 系统设计目标
• 5.2 TEDS 技术实现
• 5.3 系统硬件设计
• 5.3.1 硬件选型
• 5.3.2 功能模块架构
• 5.4 系统软件设计
• 5.4.1 下位机设计
• 5.4.2 上位机设计
• 5.5 采集系统的实现
• 本章小结
• 第六章 有效性验证
• 6.1 校验试验
• 6.1.1 变航速校验试验
• 6.1.2 变漂角校验试验
• 6.1.3 变攻角校验试验
• 6.2 测量试验
• 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A：作者在攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录B：单片机主程序
• 附录C：LabVIEW 设计框图
• 附录D：流场校验测量数据
• 附录E：流场重复测量数据