基于DTS4050掃描閥的溫度測試系統設計

龐彬　林山　唐震

【摘??要】溫度測試系統是航空發動機整機試驗測試系統的重要組成部分，為了滿足整機試驗溫度測點數量多、精度要求高、測量范圍廣等要求，本文設計了基于DTS4050掃描閥的溫度測試系統，闡述了該系統的設計方案，介紹了DTS4050掃描閥的工作原理與參數設置，通過TCP/IP協議進行數據傳輸，實現了對溫度參數的實時測量、存儲與顯示。該系統運行穩定可靠，滿足航空發動機整機試驗溫度參數的測量需求。

【關鍵詞】整機試驗;溫度測試系統;DTS4050溫度掃描閥

0引言

整機試車試驗過程中，需要對發動機溫度參數進行測量，測量的準確與否直接影響到試驗數據的有效性及參數的計算與分析。

試車臺溫度測試系統是航空發動機整機試車臺測試系統的重要組成部分，其主要功能是對空氣系統溫度、燃油系統溫度和發動機壁溫等溫度參數進行測量，通過數據采集系統進行采集和記錄。DTS4050溫度掃描閥作為一種精度高，性能穩定，反應靈敏，具有良好的電磁兼容性的溫度測量設備，滿足航空發動機整機試車臺測試系統的要求。

本文以現有航空發動機整機試車臺測試系統為基礎，采用DTS4050掃描閥對發動機溫度參數進行測量，詳細介紹溫度測試系統的設計思路和過程，并對測量的溫度參數進行采集和記錄，為整機試驗提供可靠有效的數據。

1.技術方案

1.1工作原理

本系統采用熱電偶對發動機溫度參數進行測量。熱電偶是利用熱電效應制成的溫度傳感器，把兩種不同的導體或半導體材料組成回路，將它們的接點分別放置于測量端和冷端，在回路中產生熱電效應。

系統采用DTS4050掃描閥對熱電偶溫度進行測量。溫度補償導線一端與發動機溫度測點連接，另一端連接到DTS4050溫度掃描閥。DTS4050掃描閥內部存儲了不同類型的熱電偶溫度系數，通過計算得出對應的工程單位的溫度值，并將溫度通過網線進行傳輸。

圖1溫度掃描閥工作原理圖

1.2技術參數

DTS4050溫度掃描閥共32路溫度測量通道，設備內部安裝鉑電阻對冷端溫度進行測量。DTS4050溫度掃描閥通過以太網進行通訊，支持TCP/IP協議，詳細技術參數如表1所示。

1.3總體方案

航空發動機整機試車臺溫度測試系統由數據采集系統、溫度掃描閥和數據存儲與顯示系統等組成，實現航空發動機溫度參數的采集、分析與處理，總體方案如圖2所示。

圖2系統總體方案圖

發動機各系統溫度不同，采用不同類型的熱電偶對其溫度進行測量，本系統采用T型電偶和K型電偶對發動機各系統溫度參數進行測量，溫度補償導線一端連接發動機被測部位，一端通過電連接器接入溫度掃描閥，溫度掃描閥將輸入的電壓信號經過高精度運算放大器放大，再經過A/D轉換器將模擬信號轉換為數字信號，微處理器將數字信號與熱電偶冷端溫度進行對比，在分度表中查找對應的溫度信息，通過計算后得到被測參數的溫度值，最后通過局域網通訊的方式將溫度傳輸給數據采集系統，數據采集系統進行計算處理后，將數據傳輸給服務器電腦進行存儲。

溫度掃描閥受振動影響較大，不宜安裝在試驗現場，故將溫度掃描閥固定在振動較小的測試間，減少試驗中振動對溫度掃描閥的影響。

2.詳細設計

2.1參數設置

溫度測量系統搭建完成后，需要對DTS4050掃描閥進行參數設置，命令如下所示：

1）LIST?A：列出所有設置參數;

2）LIST?S：列出SCAN命令下的相關參數;

a）PERIOD：設定采樣時間間隔;

b）AVG：進行一次濾波平均輸出之前采樣點的個數;

c）FPS：設置給上位機發送的平均后的采樣點的個數;

d）FORMAT：數據在顯示器上是否滾動。

e）BIN：設置數據包發送格式;

f）UNITS：設置掃描閥輸出的溫度單位;

g）RANGET：當掃描閥輸出數值為溫度單位時，設置溫度的量程;

h）RANGEV：當掃描閥輸出電壓值時，設置電壓值的量程;

i）RATE：計算數據輸出周期;

3）LIST?T：列出各個通道測量電偶的類型;

4）SCAN：掃描閥開始掃描;

5）STOP：掃描閥停止掃描;

6）SAVE：保存當前設置的參數。

2.2軟件設計

采用VB.NET進行程序編制，VB.NET是基于微軟.NET?Framework之上的面向對象的編程語言。溫度測試系統軟件由數據采集、數據存儲和數據回放程序組成。

數據采集系統軟件將溫度測試系統傳入的信號進行讀取、數據運算和顯示，并將數據發送給數據存儲系統。數據采集軟件建立了參數計算通道，在計算通道中輸入所要計算的公式來實現復雜參數的計算，靈活方便，操作簡單。數據采集計算機通過TCP/IP協議和其它系統進行通訊。

數據存儲軟件將試車數據存儲在本地的數據庫中。采用SQL?Server數據庫對試驗數據進行存儲和管理，方便設計人員對試車數據進行讀取和計算分析。試驗數據庫具有數據入庫、數據導出和數據查詢等功能。數據入庫效率受數據結構、服務器性能、代碼效率和網絡帶寬等因素影響。數據查詢支持模糊查詢和分類查詢功能，也可以自定義條件對數據進行查詢，同時還可以實現數據的遠程查詢。

數據回放軟件讀取服務器中的試驗數據，將數據通過曲線形式顯示在回放界面上，并實現了繪制多參數曲線功能、曲線局部放大功能和數據導出功能，方便試驗人員進行數據計算分析。

3.總結

基于DTS4050掃描閥的溫度測試系統的設計與實施應用，提高了溫度參數測量的精度，擴展了溫度測試系統的測量能力，同時可以對試驗數據進行存儲、運算分析和實時顯示，設計數據導出功能，方便試驗人員現場監測發動機溫度數據及對試驗數據進行分析處理。本系統運行穩定可靠，滿足了航空發動機整機試驗的測試需求。

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（作者單位：中國航發沈陽發動機研究所）