PSI8400电子压力扫描阀在风洞中的应用
PSI8400系统是一个高度模块化的数据采集系统，每个PSI8400系统配置-个系统处理器(SP),它包括一个32位的中心微处理器,一个主机接口(GPIB、以太网)和一个高速的输人单元接口,系统处理器(SP)可以容纳8个组件。PS18400 系统支持电子压力扫描仪和压力标准,还具有实时校准功能。
1 PSI8400电子扫描阀测压系统组成
1.1 系统介绍
PSI8400系统的安装和操作都比较方便、简单、快捷,能够满足典型的工业应用。作为单机控制，PS18400系统有一个完整的前面板操作键盘/显示器(和可选的远程便携式的键盘或者显示器)被用来操作和诊断每个元件。一系列简单的菜单可以指导用户所有的操作,包括:初始化,校准,数据采集和数据显示。
1.2 PSI8400 系统的硬件配f
①SP-System Processor， Ethernet Interface,220VAC,系统处理器,以太网接口,220VAC;
②8411SDI-8411 Scanner Digtizer Interface ,8411扫描器数字接口;
③8426 FIU- -Fiber-Optic Interface Unit, 光纤接口组件;
④8482 PBU- Pneumatic Blanking Unit,气动堵塞组件;
⑤8432 PCU (30PSIA-CAL4)- Pressure Calibra-tion Unit压力校准组件;
⑥8432 PCU (45PSI-CAL5)- Pressure CalibrationUnit压力校准组件;
⑦8425 Scanner Interface- -扫描器接口;⑧ESP64HD Scanner ，High Density ，64 port 0. 040"0D ESP64HD扫描器,64通道,0. 040"管。
1.3 系统指标
①压力扫描可以达到50000通道/s;
②原始数据处理t可以达到50000通道/s;
③工程单元处理量可以达到50000通道/s;
④系统精度: +/-0.03% FS;
⑤ESP64HD实际工作温度范围: -25 ~80 ℃ ;
⑥量程: +/-15PSI，+30 PSI/ -15PSI, +75PSI/ -15PSI, +150PS/ -15PS。
1.4 PSI8400系统硬件安装、接口标注、接线方法
①连接PS18400系统前面板:连接pei主机前面板光纤DATA IN与SDI的DATA OUT,相反,光纤DA-TAOUT与SDI的DATAIN连接。
②连接后面板:氮气瓶供气管路接于系统后面板“100 - 125psig"上;校准管(15pei)接于“cal4"上;cl、c2分别接于“c1、c2”.上;网线接于网线转接卡上;电源信号传输线接于电源部分的相应接口上。
③连接SDI、系统、阀块:首先连接扫描阀块上的C1 ,C2、CAL、REF、电缆等线缆，然后连接SDI上的光纤、分线器及连接电源电缆线。
2 PSI8400 工作原理及采集方式
SDI向扫描器发端口地址,扫描阀一旦收到一个端口地址就输出与这个端口对应的压力的模拟电压值,对应零到满量压力输出0~4 V左右的电压。SDI接收扫描器发来的对应的模拟电压并进行A/D转换，把AVD转换的结果以串行数据通过光纤传送给8400，如果系统只有一个FIU-SDI任何-一个时间只有-一个扫描器的一个通道在采集压力,如果系统有2个FTU-SDI,同一时间就可以有个2个扫描器的两个通道在采集压力，理论上采集的最高速度或频率是SDI里的A/D的速度和采集的通道数决定的,8400接-一个FIU-SDI接N个64通道扫描器,最高采样频率为50000除N除64 ,8400接二个FIU-SDI接N个64通道扫描器，最高采样频率为50000x2除N除64。
PSI8400采集的数据可以是单点的,也可以是多点平均的,由8400的程序来决定,通常是8的倍数或者是1,无论8400还是INTTUM,采集都是串行进行的,有几个FIU-SDI时可以有几个采集在并行进行。
3 扫描阀块内部结构及工作原理
3.1 扫描阀内部结构
扫描阀内部结构是由集成放大器、气管路、0型胶圈、0型活塞、传感器压力和温度传感器多部分组成。
(1)上盖板。
上表面是用于测量k所使用的一些钢针连接的管路,由64(32 ,16)个气管路,一个校准管路CAL,推阀至校准位C1管路,推阀至运行位C2管路,及通大气的REF两个管路,共64(32,16) +5个管路,用-一个小
钢针来标识位置,用于显示扫描阀测量方式。当前扫描阀阀块测量方式即可以内部测量也可以外部测量。下表面是由64(32,16) +5个0型密封圈,用于内部连通。
(2)头部。
前部插头:用于与主机连接的电缆线;
背部:集成的放大器、读、写存储等。
(3)侧部。
分4部分组成,每侧有上下两块板,每块板里面集成16(8,4)压力、温度传感器,每个传感器对应-一个64(32,16)个0型密封圈。
(4)中心。有一个上面64(32,16)与两侧相通的方盒。
(5)前后堵头。活塞0型圈。
3.2扫描阀工作原理
(1)当C2外加压力时,C2头部活塞推出将通向内部给压口堵上,把通向外部加压通开,这时小钢针来标识位置指向C1位置,阀块在运行状态,用于测量出外部的所给压力,试验或检查扫描阀时应用。
(2)当C1外加压力时,C1头部活塞推出将外部给压口堵上,把通向内部加压通开,这时小钢针来标识位置指向C2位置,阀块在校准状态,用于测量出内部所给压力。检查或校验扫描阀使应用。
4.扫描阀测压系统常 用指令含义
主机命令如下:
(1)初始化。
CP1 5"设置校准阀模式
CP2 5"设置稳定时间
SD1 111 (1,64,1)配置扫描器
SD2111116010freePAM2"定义DA数据采集设置参数
SD3111 1 101 -" + TrimMYM(Val(fgs)) +" 64"校准范围，定义扫描表
SD511110"保存DTC扫描器的EEPROM系.数或设置温度包
PC1 113 1 DIFF 0. 00230"差压输 出精度,最大量程
PC2 113 0.0100”满量 程校准
PC4 113 10”改变测量 压力单位kp
PC1115 2 DIFF 0.002 45"
PC2 115 0.0 200"
PC4 115 10"
OD9 22"
SPS
(2)校准。
CA2零 点校准
CA3
全程校准
(3)推阀。
CV1 CALpos5 推阀校准位
CV1 RUNpos 5推阀运行位
CA1 1+ yl+ callout 发送压
(4)采集。
AD2 1采集数据
AD0停止采集
5 软件功能
该软件由10个界面和5个模块组成。
5.1 实验主界面
实验主界面如图2所示。
(1)实验准备区。
①验证电缆线:分别对所连接的电缆线及阀块,验证当出错时提供出错提示,给操作人员提供参考,以便采用适当的方法解决问题。
②初始化:设置压力校准系数,设置气压校准系数稳定时间,对被测阀块及阀块量程进行初始设置,定义扫描阀地址,对被测阀块的校准范围及每块阀采集多少次进行平均,进行初始化设置,对时间进行初始化设置等。
③全程校准: PSI8400扫描阀运行一段时间后需要对其系数进行校准,使其设备总是运行在比较理想的校准范围,保证采集数据的准确性,全程校准为5点校准。
④读当前阀块状态位置:是校准位还是运行位。
⑤读当前阀块温度:进人实时显示温度界面,显示所有阀块当前的温度。
(2)试验显示区。
实时显示有关参数及通讯按钮。
5.2阀块设置界面
阀块设置界面如图3所示。
(1)设置阀块:按照实验所需ESP扫描器及量程进行设置。每个扫描器是64个通道,可以根据实验的情况任意设置所需要的扫描器个数及要采集的通道。使该通道的数据能够被采集,ESP扫描器可以按顺序排列，也可以不按顺序排列。
②建管路号:按照模型点顺序,列出扫描阀的阀块序号及该阀块上的点号,形成CMB0. DAT文件。
③形成扫描表:按照CMBO.DAT文件中设置的阀块序列形成扫描表文件,即是扫描序列号,形成CMB1. DAT文件。
④建立剖面文件:该文本文件是为吹风实时绘图准备,可以确定部件数,并分列出每个部件的剖面个数及剖面上的点数。
⑤形成剖面文件:根据建立的剖面文件,形成有明确点号的剖面文件,可以验证所建立剖面文件的正确性。
5.3通道显示界面
实时显示当前采集的压力并把当前绝对值最大的压力及通道推显出来，如图4所示。
5.4 曲线选择界面
曲线选择页面根据建立及形成的剖面文件确定，在该页面可以根据任务书选择需要显示的剖面,当换页或者退出时会自动存储该设置。
5.5曲线显示
曲线显示页面是当在主界面选择实时显示曲线时,在吹风过程中当数据传输到中心控制系统后等待走攻角的间歇过程中来完成实时剖面曲线显示,不占用吹风实验时间,该功能也可在试验结束后回放给定车次号的剖面曲线。如图5所示
5.6测试扫描阀精度界面
发送压力并进行采集,通过采集到的每个通道的压力值与给定的外加压力值相比，利用相应的公式计算出精度并形成打印文件。
5.7 校准与调试界面
①强制采集:在采集过程中,当二次判稳进不了误差带,可以用此功能进行手动采集,结束实验。在调试程序时也需要这个功能。
②发送压力:发送一个标准压力,进行采集或用于单机工作时静态检测各扫描器测得的压力是否与给定的压力一致。
③阀位转换:分别用于内部加压、数据采集、通畅管路。
推阀到校准位置:给C1输出端口提供压力;
推阀到运行位置:给C2输出端口提供压力;
推阀到校准位置,推阀到运行位置两个功能成对使用可以对气管路进行通气,使管路更加通畅。
5.8 阀块系数读、写及系数对比
可以读出扫描阀块系数,并与原厂系数进行对比是否有异常,若有不同,做出异常错误提示,提示使用者注意当前阀块系数异常,确认后方可正常使用;当阀块系数丢失不能正常使用时,可以使用该指令进行写系数,该操作需要异常谨慎,做好安全权限设置。
6、测压系统在实验中常见问题
扫描阀使用时容易出现的问题或影响吹风试验数据的原因如下:
①扫描阀在初始化及校准前首先要进行阀块设置。一定要按所需要连接的阀块即已经连接完成的阀块进行设置。一 旦设置错误会影响试验数据。
②选择阀块使用的电缆线,要按线端要求说明连接,螺丝要上的完整、并上紧。
③检查阀块推阀位置是在“校准位”还是“运行位”。一定要检查到所使用的每块阀块。如果在试验吹风时推阀位置在“校准位”,所得数据是错误的。
另外,在试验吹风前要给所使用的每块阀上选择几点外加压力进行检查。
7、结束语
本系统的二次开发解决了高速进气道实验台全机测压以及高精度、快速、实时获取气动力数据的要求,优化了实验流程,提高了实验效率，增加了多种有效的检测手段。通过此次的深入开发,在解决难题的过程中对硬件设备结构、软件指令掌握得更加深人，应用得更加灵活。