一般說來，在風洞試驗時，用帶應變計（SG）的測力和扭力天平確定作用在試驗物體上的空氣動力載荷。測量工程師通常希望有一套可以獲得、記錄和顯示平衡力的自動、靈活、移動式測量系統(tǒng)

軌道車輛的安全試驗

當軌道車輛有側風時，為安全起見，需要確定風洞試驗時車輛的空氣動力參數(shù)。模型要求、測量技術和實現(xiàn)方法在規(guī)程中給予了規(guī)定。測量數(shù)據作為車輛證書的一項組成部分是有效的。為了進行這樣的試驗，并保證具有較高的試驗精度、可再現(xiàn)性，更重要的是不依賴于風洞操作員所使用的測量技術，瑞士埃門的RUAG航天公司開發(fā)了一套系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一個SG天平組成，并具有信號處理，數(shù)據采集和測量值分析能力，代表德國慕尼黑的德國鐵路股份公司。該系統(tǒng)可以與風洞外的各種模型進行組態(tài)并獨立于風洞。

該天平安裝在模型內，這也就是說力臂更短，因此可以保證可以更精確地確定扭矩。在風洞側只需要提供主要的工作參數(shù)和設置參數(shù)（壓力、溫度、濕度、推角），以確定所需的氣動參數(shù)

測量原理

SG裝置安裝在風洞天平所使用的測量元件上的惠斯登電橋電路上。在空氣動力載荷的作用下，有測量點的分力在彈性區(qū)變形，引發(fā)測量橋發(fā)出與施加的力成正比的電壓信號。

根據天平的類型，可以確定出6個空間分力（力F_X、F_y、F_z和扭力M_x、M_y和M_z）。一般情況下，這些天平也稱為多分力天平。電輸出信號與施加載荷之間的關系取決于天平的校準

整個系統(tǒng)

整個系統(tǒng)要求具有如下各項功能:

• 獨立的測量系統(tǒng)，包括傳感器、信號處理、測量值分析,
• 精度、分辨率和再現(xiàn)能力高

• 模塊化結構

• 操作簡單

RUAG航天公司的模塊天平
在過去的幾年里<font face="Arial">RUAG</font>航天公司開發(fā)了一系列天平，這些天平在幾何尺寸和負載要求方面覆蓋廣泛的用途。天平的特點是堅固耐用，具有較高的測量靈敏度和具有長期穩(wěn)定性。

模塊型天平由一個風洞側承載板組成，該板帶7根彈性元件用活節(jié)連桿連接到模型側承載板。這些活節(jié)連桿具有傳力作用而盡可能不產生干擾。因此該天平不會有產生摩擦滯后效應的運動件.

測量放大器

傳感器源、信號放大和調節(jié)、與PC機通信的任務都是通過測量放大器系統(tǒng)MGCplus來實現(xiàn)的。ML30B放大器架的規(guī)定線性偏差是指預期信號可以按天平要求< O.3%的精度在設計范圍內測量.

<font face="Arial">應變片</font>模塊天平上的測量橋用6-線絕緣電路連接到載頻放大器上。為避免形成接地回路，電纜屏蔽不得連接到天平上。天平還要進行聲光過載控制。每個SG信號設定的極限值為天平測量點設計值的80%.

軟件

開發(fā)用途使用美國國家儀器有限公司的<font face="Arial">DIAdem</font>軟件作為測量和鑒定程序。與<font face="Arial">MGCplus</font>測量放大器系統(tǒng)的連接使用適當?shù)?lt;font face="Arial">HBM</font>驅動器通過以太網連接，也可以使用其它替代方法。

軟件要求:

• 數(shù)據采集和處理的程序控制
• 測量信號采集
• SG天平的聲光監(jiān)測
• 個別值的統(tǒng)計評價
• 測量信號的處理
• 數(shù)據的可視化和存貯
• 模塊結構

MGCplus助手用于設定測量通道并進行參數(shù)化設置，該助手是MGCplus 包的一部分，并且可直接用DIAdem啟動。所有傳感器包括天平的定標都是通過DIAdem宏實現(xiàn)的。只有天平監(jiān)測的極限值用MGCplus助手設定

風洞試驗

圖<font face="Arial">1</font>（在本篇開頭）所示為按<font face="Arial">RUAG</font>航天公司亞音速風洞內的流向進行試驗的試驗方案。該模型以<font face="Arial">ICE</font>為基礎，內置<font face="Arial">SG</font>天平在底架區(qū)域用兩根撐桿固定在一個旋轉底盤上以便側流。天平的測量電纜穿入中空的撐桿連接到測量室內的測量放大器上。

測量結果

該新型測量系統(tǒng)是否合格可通過將該測量系統(tǒng)與從外部獲取的外置天平的測量值比較實現(xiàn)。圖4所示為力系數(shù)與恒定風速下的行進推角之間的關系的舉例。兩套系統(tǒng)的區(qū)別在于所需的公差不一樣。對于滯流和對稱流也可以獲得非常好的效果結論

本處描述的測量系統(tǒng)由一個RUAG航天公司的多分力天平，一個HBM測量放大器裝置和相應的軟件組成，可以非常準確地確定風洞試驗中的力和扭矩。還具有的優(yōu)點就是系統(tǒng)內集成了過載和摩擦連接監(jiān)測器。該測量系統(tǒng)還適用于其它必須確定動力載荷甚至間歇載荷的用途。.