弹用涡扇发动机地面试车测控系统设计与实现

摘要

为满足弹用涡扇发动机地面试车的需求，本文以弹用涡扇发动机地面试车系统为研究对象，设计开发了分布式一体化的弹用涡扇发动机地面试车测控系统。本系统主要应用了VXI总线技术、虚拟仪器系统设计技术、图形化的编程语言HPVEE、多线程技术、WinSocket技术和TCP/IP等关键技术，通过对系统总体方案设计、硬件设计、软件设计、系统信号分析和处理等工作，本系统实现了对发动机地面试车的操纵控制、参数测量及设置、网络监视、实施报警显示、信号采集、分析和处理等功能。论文的主要工作内容如下：
　　1.介绍了课题设计背景，了解国内外发动机地面试车技术的现状，提出了目前发动机地面试车测控系统存在的不足，阐述了未来弹用涡扇发动机测控系统的发展方向。分析了系统总体设计需求，提出了构建分布式一体化弹用涡扇发动机地面试车测控系统网络的总体结构方案，并详细介绍了如何利用计算机局域网和客户机/服务器结构组建发动机地面试车测控系统的技术途径；
　　2.根据测控系统设计需求，确定了测控系统的硬件总体设计方案。根据系统参数的性质和要求，主要完成了VXI数据采集系统、PSI9000压力扫描阀、INV智能信号采集处理分析仪的硬件选型及主要传感器和调理器的优化配置分析。此外，还完成了操纵控制台硬件设计及选型；
　　3.针对系统要求进行了软件需求分析，选择VisualC++作为软件开发平台,应用图形化的编程语言HPVEE，结合多线程技术，WinSocket技术和TCP/IP协议等技术，完成了系统软件设计。在软件设计中，解决了遇到的实际工程问题，保证了的系统软件兼容性、可靠性，保证了数据采集、计算、工程转换、分析处理等过程的实时性、准确性、快速性，实现了从试验操控→数据测量采集→数据网络发送/接收/显示→数据分析处理的整个操控测试过程；
　　4.应用信号分析和处理理论，提出了稳态参数、过程参数和动态参数的处理方法。重点介绍了振动信号的处理。
　　本文通过对分布式一体化弹用涡扇发动机地面试车测控系统的分析与设计，实现了虚拟仪器网络化技术在弹用涡扇发动机地面试车中的应用和尝试。

目录

弹用涡扇发动机地面试车测控系统设计与实现

DESIGN AND REALIZATION OF THE SYSTEM FOR MISSILE TURBINE FAN ENGINE GROUND TEST

摘要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 仪器与自动测试技术发展概况

1.2.1 仪器的发展概况

1.3 弹用涡轮发动机地面试车测控系统现状

1.3.1 VXI总线的特点

1.4 弹用涡轮发动机地面试车测控技术发展方向

1.5 虚拟仪器技术的特点和发展

1.5.1 虚拟仪器的概念和特点

1.6 系统总体设计需求

1.7 系统总体方案

1.8 主要研究内容

第2章 系统硬件设计

2.1 硬件总体设计

2.2 测量参数性质及要求

2.3 系统硬件选型

2.3.1 VXI数据采集设备

2.4 关键技术及优势

2.5 本章小结

第3章 系统软件设计

3.1 软件设计要求

3.2 软件设计分析

3.3 软件总体设计方案

3.4 操纵控制软件设计

3.5 数据采集软件设计

3.5.1 总体设计方案

3.6 网络监视软件功能设计

3.6.1 软件设计分析

3.7 关键技术及应用

3.7.1 多线程技术应用

3.7.2 TCP/IP协议应用

3.7.3 WinSocket技术应用

3.7.4 复合数字滤波算法的应用

3.8 本章小结

第4章 系统信号分析和数据处理

4.1 信号分类

4.2 信号分析

4.3 信号处理

4.4 信号离散化与抽样定理

4.4.1 时域抽样定理

4.4.2 频域抽样定理

4.5 信号分析和数据处理

4.5.1 频谱分析原理

4.5.2 FFT快速傅立叶变换

4.5.3 长数据FFT分析方法

4.5.4 三维谱阵分析方法

4.5.5 FFT算法存在问题及解决途径

4.6 振动信号分析和数据处理

4.6.1 三维谱阵分析

4.6.2 长数据FFT分析

4.7 稳态数据处理程序

4.8 过程数据处理程序

4.9 关键技术应用

4.10 系统实现与验证

4.10.1 测量准确性验证

4.11 本章小结