☆ 前言：

隨著航空工業(yè)和計算機工業(yè)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的機械式儀表已經(jīng)逐漸被數(shù)字顯示儀表所代替。航空發(fā)動機是飛機上最重要的部件之一，其需要測量的數(shù)據(jù)較多，而各項參數(shù)對于駕駛員來說都是非常重要的信息，傳統(tǒng)的單片機已經(jīng)無法滿足這些參數(shù)的采集和處理，需要功能強大的計算機系統(tǒng)才能解決這個問題。航空燃氣渦輪發(fā)動機測試系統(tǒng)的主要任務是采集發(fā)動機以及滑油系統(tǒng)、旋翼和主減速器的各項參數(shù)，需要采集的參數(shù)較多，單次采集的時間較長，要求保存的數(shù)據(jù)較多，往往需要配置多通道同步并行、連續(xù)不間斷數(shù)據(jù)采集存盤的測試系統(tǒng)。TDEC的多通道海量實時記錄分析系統(tǒng)能夠很好地滿足要求。

☆ 測試要求：
◆ 能夠同時測試燃氣渦輪發(fā)動機的多種動態(tài)信號參數(shù)，包括轉(zhuǎn)速、溫度、振動、壓力（紊流）、應力等；
◆ 多通道并行同步采集，連續(xù)不掉點記錄數(shù)據(jù)；
◆ 每通道采樣率不低于100KSps，分辨率16Bit；
◆ 數(shù)據(jù)采集連續(xù)存盤記錄時間不少于30分鐘；
◆ 測試過程中能夠隨時監(jiān)測各測點的波形變化情況，隨時停止采集而不影響已經(jīng)記錄的數(shù)據(jù)波形，并且可以對這些波形數(shù)據(jù)進行回放、分析、處理等操作；
◆ 系統(tǒng)軟件不但能夠設(shè)置和控制采集過程，而且需要內(nèi)嵌燃氣渦輪發(fā)動機參數(shù)測試專用軟件模塊，便于用戶進行專用分析處理。

☆ 系統(tǒng)功能特點：
◆ 該系統(tǒng)為多通道動態(tài)信號海量實時存盤記錄分析系統(tǒng)，選用TDEC帶有海量記錄功能的數(shù)據(jù)采集卡及實時存盤控制卡，在配套虛擬儀器應用軟件的控制下，完成各種復雜的海量實時記錄及數(shù)據(jù)分析處理功能；
◆ 前端一次儀表選用轉(zhuǎn)速表、振動傳感器等，可進行燃氣渦輪發(fā)動機轉(zhuǎn)速及振動參數(shù)測試；
◆ 測試過程中能夠隨時監(jiān)測各測點的波形變化情況，隨時停止采集而不影響已經(jīng)記錄的數(shù)據(jù)波形，并且可以對這些波形數(shù)據(jù)進行回放、分析、處理等操作；
◆ 具備抗振、抗沖擊、電磁屏蔽等多項保護措施，能夠適應燃氣渦輪發(fā)動機試車臺現(xiàn)場試驗要求；
◆ 能夠完成工程標定等參數(shù)轉(zhuǎn)換，直接得到物理量真實值；
◆ 能夠進行用戶指定格式的測試報告自動生成，所有數(shù)據(jù)和圖形可以直接發(fā)送到word中供用戶自行編輯；
◆ 系統(tǒng)軟件提供硬件智能識別、自校準、自動檢測報警、控制采集、工程標定、波形實時顯示、數(shù)據(jù)實時存盤、讀取數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、存盤、打印及通訊功能；
◆ 系統(tǒng)軟件內(nèi)嵌航空燃氣渦輪發(fā)動機動態(tài)信號參數(shù)專用測試及算法模塊，即可面向通用領(lǐng)域，又可滿足發(fā)動機試車臺專用試驗測試要求。

☆ 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：
◆ 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下所示：

◆ 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說明：
整套系統(tǒng)由TDEC多個PCI-10016H數(shù)據(jù)采集卡、實時存盤控制卡、分體式工業(yè)計算機、高速SCSI硬盤及配套的TopView2000RT虛擬儀器應用軟件（內(nèi)嵌航空發(fā)動機燃氣渦輪動態(tài)信號參數(shù)測試專用算法軟件模塊）有機集成而構(gòu)成，在TopView2000RT虛擬儀器應用軟件及發(fā)動機燃氣渦輪動態(tài)信號參數(shù)測試軟件模塊的控制管理下，將前端不同類型的傳感器傳來的電壓信號進行多通道并行同步A/D變換，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再通過實時存盤卡的控制，直接流盤到SCSI硬盤中，從而實現(xiàn)高速、多通道、大容量數(shù)據(jù)實時記錄、實時顯示功能。用戶可以在啟動記錄之前設(shè)定本次記錄的時間，可以在實時采集記錄過程中隨時看到采集的波形情況、記錄進程以及測試參數(shù)的變化情況，并可隨時手動停止而不影響之前記錄的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)采集過程中，各通道的數(shù)據(jù)可實時顯示，采集時保存的數(shù)據(jù)文件，可在采集結(jié)束后，進行數(shù)據(jù)回放顯示，供用戶處理分析等，同時輸出試驗結(jié)果。
采集結(jié)束后，通過配套的虛擬儀器應用軟件分析數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)每通道記錄下來的波形數(shù)據(jù)，可得到記錄時間內(nèi)轉(zhuǎn)速表輸出的電壓脈沖值總數(shù)，從而推算出該通道所測得的轉(zhuǎn)速值，帶入轉(zhuǎn)速計算公式，得到該發(fā)動機的轉(zhuǎn)速值。
另外，通過對記錄下來的波形進行專用分析，可得到該發(fā)動機在試驗過程中的振動參數(shù)，從而得到如穩(wěn)壓周向總壓紊流、徑向總壓紊流指數(shù)、紊流度、綜合紊流指數(shù)等參數(shù)。同時，通過觀察波形狀態(tài)，也可以觀測到試驗過程中發(fā)動機轉(zhuǎn)動狀態(tài)是否正常等。

☆ 系統(tǒng)軟件：
◆ TopView2000RT虛擬儀器應用軟件：
● 基于TopView2000，含實時處理模塊，與海量動態(tài)信號記錄分析儀配套使用；
● 采用Scatter/Gather DMA數(shù)據(jù)傳輸及SCSI總線驅(qū)動控制技術(shù)，引入SCSI存儲模塊，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)采集實時顯示、實時分析和實時存儲功能，其采集深度僅受存儲介質(zhì)有效存儲空間的限制；
● 在實時記錄的同時，可以滾動監(jiān)測波形，并在需要時停止?jié)L動，觀看、放大或打印指定的曲線段，而正在進行的記錄并不中斷；
● 波形的特征參數(shù)可在滾動的同時動態(tài)刷新，如最大值、最小值、平均值、周期、方差根等；
● 記錄的數(shù)據(jù)為專用文件格式。利用TopView2000RT軟件，可以對數(shù)據(jù)文件進行快速預覽、自動播放、方便靈活的通道切換、對特定位置的波形快速定位，既可以查看整條曲線的壓縮全貌，也可以觀察感興趣的特定位置的波形；
● 軟件提供導出功能，可把指定的文件中感興趣的部分或整個文件，導出為Windows兼容的二進制格式，或者轉(zhuǎn)換成其它分析軟件如Graphtool、Matlab、Excel等所需的文件格式，用戶也可以將數(shù)據(jù)通過磁盤或網(wǎng)絡(luò)存到指定的計算機中做專用軟件分析。
◆ 航空發(fā)動機燃氣渦輪動態(tài)信號參數(shù)專用算法模塊：
● 基于TopView2000，含實時處理模塊，與海量動態(tài)信號記錄分析儀配套使用；
● 軟件具有可擴展性，能夠方便地增加新功能模塊，根據(jù)不同的試驗算法輸出相應結(jié)果；
● 在數(shù)據(jù)實時記錄存盤的同時，自動生成用戶指定的表格或圖形化的測試結(jié)果，包括轉(zhuǎn)速、紊流參數(shù)等，該結(jié)果隨試驗進程動態(tài)刷新，使用戶能夠及時判斷試驗進程是否正常；
● 自動生成用戶指定格式的試驗報告，包括測試波形曲線圖、相關(guān)測試參數(shù)數(shù)據(jù)表格、計算結(jié)果及試驗相關(guān)信息等，還可以發(fā)送到Word中進行重排版和文字編輯；
● 所有測試波形曲線、計算結(jié)果等信息可以保存為文件格式供用戶重復調(diào)用及分析處理。

☆ 系統(tǒng)軟件及專用軟件模塊部分界面圖：

☆ 硬件配置及主要技術(shù)指標：
◆ 分體式工業(yè)計算機硬件平臺
◆ SCSI高速硬盤（10000轉(zhuǎn)）
◆ PCI-10016H海量數(shù)據(jù)采集卡
◆ TOP實時存盤控制卡
◆ 并行采集通道數(shù)：16～32CH
◆ 每通道最高采樣率：100KSps，向下可程控分18檔
◆ 分辨率：16Bit
◆ 每通道量程：±1V～±10V，四檔程控
◆ 數(shù)據(jù)存儲模式：實時采集存盤
◆ 觸發(fā)方式：內(nèi)、外、手動、強制觸發(fā)多種模式

☆ 結(jié)束語：

該系統(tǒng)在TDEC海量動態(tài)信號記錄分析儀硬件平臺基礎(chǔ)上，通過二次開發(fā)編程編寫專用軟件模塊，并無縫嵌入到TopView2000RT系統(tǒng)軟件中，使整套系統(tǒng)成為專用的航空發(fā)動機燃氣渦輪參數(shù)測試系統(tǒng)。同時，該系統(tǒng)也可以完成諸如溫度、壓力、應力應變、噪聲、位移等通用測試，充分體現(xiàn)了虛擬儀器的靈活性、擴展性和多用性。通過實踐檢驗，該系統(tǒng)各項指標功能完全滿足航空發(fā)動機燃氣渦輪參數(shù)信號的多種測試要求，很好地完成了用戶的試驗任務；同時在抗振動、抗電磁干擾、工作可靠性等方面也具有極大優(yōu)勢，各測試功能模塊組合靈活，TDEC也能夠為用戶“量身定制”專用測試算法，貼近用戶實際需要，非常適合航空發(fā)動機相關(guān)參數(shù)測試使用。