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汽車尾流速度測量的虛擬儀器系統(tǒng)

2012-12-27

隨著高速公路的蓬勃發(fā)展,汽車車速不斷提高,汽車氣動阻力對燃油消耗的影響日益凸現(xiàn)出來。氣動阻力的85%是壓差阻力,同時壓差阻力91%來自汽車尾部(其值隨車身長短不同而異);而汽車尾流結(jié)構(gòu)對汽車空氣動力特性具有決定性影響。為此,進(jìn)行汽車尾流速度測量,搞清尾流結(jié)構(gòu)進(jìn)而改善汽車空氣動力特性對開發(fā)低阻力汽車,降低汽車燃油消耗有重要意義[1]。

在進(jìn)行尾流試驗研究過程中,我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的測試儀器是功能固定且封裝好的,專用于某項具體試驗或任務(wù),且價格昂貴。開發(fā)測試系統(tǒng)時,對設(shè)計人員的要求非常高:要求掌握測試儀器底層硬件知識,必須有廣泛的計算機(jī)編程知識,并能編寫硬件的驅(qū)動程序。從而導(dǎo)致了傳統(tǒng)測試系統(tǒng)開發(fā)周期長、靈活性很差。為了縮短速度測試系統(tǒng)開發(fā)時間,并方便以后用戶對其進(jìn)行維護(hù)、擴(kuò)展和升級,在熱線風(fēng)速計的基礎(chǔ)上,我們引入虛擬儀器的概念,為汽車尾流速度測量開發(fā)出專用的虛擬儀器系統(tǒng)。

該測速校準(zhǔn)系統(tǒng)能完成以下功能:

(1)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集參數(shù)設(shè)置,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可設(shè)置信號增益放大倍數(shù)、采樣頻率、信號掃描次數(shù)、以及被測量信號的上限與下限等。在計算機(jī)不溢出的條件下可任意改變測量虛擬儀器的測量信號的范圍,這點是傳統(tǒng)測試儀器望塵莫及的。

(2)進(jìn)行環(huán)境變量初始化,包括大氣壓和溫度的初始化。通過給定的大氣壓和溫度等初始條件,系統(tǒng)還可算出試驗當(dāng)時風(fēng)洞中空氣的密度與空氣濕度。

(3)進(jìn)行待測信號實時顯示,包括皮托管壓力差對應(yīng)的電信號與熱線風(fēng)速儀的輸出電壓信號顯示。這些任務(wù)由虛擬儀器中的圖像指示器(Indicator)來完成,其功能與實際示波器相同。根據(jù)信號顯示我們可以知道待測信號的變化何時劇烈、何時穩(wěn)定,并根據(jù)需要進(jìn)行采樣控制。但是,示波器的顯示范圍很受限制,不如圖像指示計靈活。虛擬儀器中的圖像指示計的顯示范圍可根據(jù)需要進(jìn)行任意設(shè)置,條件是計算機(jī)不溢出。這也體現(xiàn)了虛擬儀器的靈活性,調(diào)整升級的方便性。

(1)針對傳統(tǒng)儀器的種種特點和弊端,在汽車風(fēng)洞中引入虛擬儀器的概念,開發(fā)了基于熱線風(fēng)速計的、專門用于汽車尾流測速的虛擬儀器系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠方便地進(jìn)行維護(hù)、擴(kuò)展和升級。

(2)使用該虛擬儀器系統(tǒng)進(jìn)行了某國產(chǎn)轎車的尾流測速試驗研究,測試結(jié)果與我們以前的數(shù)值計算結(jié)果和試驗結(jié)果均保持一致,證明了使用本虛擬儀器進(jìn)行汽車尾流測速是有效且可行的。

(3)應(yīng)用該虛擬儀器系統(tǒng)進(jìn)行汽車尾流測速,進(jìn)而研究改善尾流結(jié)構(gòu)的措施,對提高汽車空氣動力特性,開發(fā)低阻力國產(chǎn)汽車,降低汽車燃油消耗有重要意義。

來源 電能質(zhì)量分析儀  http://www.for815.cn/

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