【正文】 WS 7 系統(tǒng)存在著一定的兼容問題，后將USB4711A 鏈接至 WINDOWS XP 系統(tǒng)的電腦當(dāng)中，問題即解決。 旋翼底座 旋翼底座部分的加工尺寸圖如圖 33 所示： 西安交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 33 旋翼底座加工尺寸圖 圖 33所示的旋翼底座加工尺寸中，圓盤左側(cè)銑出的槽用以安置接近傳感器，Ф35 的環(huán)形 孔陣列同旋翼底部法蘭緊固，方形槽與扭矩傳感器的方形銷進(jìn)行過盈配合連接，考慮到旋翼的升力有可能會(huì)使銷與銷槽發(fā)生軸向滑移，在槽所在的圓柱凸臺(tái)一側(cè)加工一個(gè) M5 的標(biāo)準(zhǔn)螺紋孔，裝配時(shí)旋入螺釘頂死方形銷，避免相對(duì)滑移的產(chǎn)生。 西安交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 3 測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 測(cè)試裝置整體裝配結(jié)構(gòu)構(gòu)想 經(jīng)過對(duì)于傳感器的型號(hào)篩選和了解技術(shù)指標(biāo)各相關(guān)參數(shù)后，綜合旋翼自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、裝配和加工成本以及裝置測(cè)量穩(wěn)定性和有效性等各方面因素，最后提出的空中機(jī)器人旋翼特性測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試裝置部分的機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖如下圖所示： 圖 31 測(cè)試裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖 圖 31 中，各部分分別為： 1旋翼槳葉， 2金屬塊， 3接近傳感器， 4旋翼底座， 5緊固螺釘， 6扭矩傳感器底座， 7拉壓力傳感器底座， 8測(cè)量裝置底盤，9外轉(zhuǎn)子旋翼， 10緊固螺栓， 11扭矩傳感器， 12緊固螺栓， 13緊固螺栓， 14拉壓力傳感器， 15緊 固螺釘， 16緊固螺栓， 17緊固螺栓。 LabVIEW 提供了從底層 VXI、 GPIB、串口及數(shù)據(jù)采集板的控制子程序到大量的儀器驅(qū)動(dòng)程序，從基本的功能函數(shù)到高級(jí)分析庫，涵蓋了已啟動(dòng)設(shè)計(jì)中幾乎所需要的函數(shù)。 LabVIEW 的主要特點(diǎn)可概括如下： 如圖26 所示： 圖 26 USB4711A 型便攜式數(shù)據(jù)采集模塊 該模塊是完全的即插即用型數(shù)據(jù)采集模塊，通過 USB 端口與計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，無需打開計(jì)算機(jī)機(jī)箱來安裝板卡，僅需要插上模塊，便可以采集到數(shù)據(jù)，它通過 USB 端口獲得所需的電源，無需外部的電源連接。S) 150 供橋電壓 建議 10VDC（標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 12V、 24V） 密封等級(jí) IP67 材質(zhì) 合金鋼 (40CrNiMo) 傳感器接線說明 電源正：紅 電源負(fù)：綠 輸出正：黃 輸出負(fù)：白 2 旋翼動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法 11 數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)的硬件和軟件選擇 硬件部分 —— 數(shù)據(jù)采集板卡 數(shù)據(jù)采集 (DAQ)，是指從傳感器和其他待測(cè)設(shè)備等模擬和數(shù)字被測(cè)單元中自動(dòng)采非電量或者電量信號(hào)，送到上位機(jī)中進(jìn)行分析及處理。S) 177。S) 靈敏度 (mV /V) 2 177。拉壓力傳感器既能夠測(cè)量壓力，也能夠測(cè)量拉力，使用起來非常方便。15Ω 輸出阻抗 (Ω) 700177。S/30min) 177。 扭矩傳感器目前應(yīng)用較為廣泛的檢測(cè)手段是應(yīng)變電測(cè)技術(shù)，其原理是將專用的測(cè)扭矩應(yīng)變片粘貼在被測(cè)的彈性軸上，并連接組成應(yīng)變電橋，若向應(yīng)變電橋提供工作電源即可測(cè)試該彈性軸所受扭矩的電信號(hào)。 接近傳感器 的檢測(cè)原理是通過外部磁場(chǎng)的影響，一次來檢測(cè)在導(dǎo)體表面所產(chǎn)生的渦電流引起的磁性損耗。 第四章 介紹了針對(duì) USB4711A 數(shù)據(jù)采集模塊工 作情況的程序測(cè)試以及旋翼特性測(cè)試系統(tǒng)程序的編寫和運(yùn)行。 針對(duì)旋翼擺幅的測(cè)定，較成熟的是直升機(jī)旋翼紅外測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)的構(gòu)成包括：紅外光學(xué)系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)電路、計(jì)算機(jī)硬軟件等。該系統(tǒng)安裝在槳轂頂端，同旋翼一起旋轉(zhuǎn)，在各個(gè)槳葉上放置發(fā)光點(diǎn)，通過對(duì)發(fā)光點(diǎn)位置變化的檢測(cè)，來獲得各角的時(shí)間函數(shù)，同時(shí)在槳葉表面放置布拉格光柵傳感器陣列，能夠監(jiān)測(cè)槳葉的 動(dòng)態(tài)揮舞應(yīng)變。藍(lán)牙裝置的范圍可達(dá)至 100 米。 在羅伯特傳統(tǒng)的空中機(jī)器人旋翼由連接到槳毅上的兩片或是多片槳葉而組成，槳葉通常依靠來自于發(fā)動(dòng)電機(jī)的扭矩來保持穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此，目前世界各個(gè)國家都把對(duì)直升機(jī)旋翼的研究當(dāng)作直升機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。因此直升 機(jī)旋翼對(duì)改進(jìn)直升機(jī)的性能有巨大的作用，對(duì)直升機(jī)的機(jī)動(dòng)性、操縱性、速度、振動(dòng)水平、壽命、安全性及維護(hù)性等有著巨大的影響，因此世界各國都把直升機(jī)的旋翼技術(shù)當(dāng)作直升機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)來研制。s rotor more accurately, current methods for testing rotor features mostly using wind tunnel test, but due to the high cost of wind tunnel tests and high requirements for the experimenter, it is difficult to be widely used. This topic aims to develop a rotor characteristic test device which is simple and easy to operate, mainly for testing lift, torque and speed characteristics of the rotor. This topic is a pletely practical attempt from the functional requirements to program design, to structure design, and to control system design, and it will provide useful experience for independent development of the system. First, the paper introduces the role of helicopter rotor and the research development at home and abroad, and thus explains the importance of monitoring and controlling rotor characteristics, and then gives the overall testing program of rotor characteristics. In the second chapter, it introduces the selected sensors, data acquisition module, program design, the selection of hardware and software of this graduation project. In the third chapter, based on the proposed test program, designs to draw a plete mechanical assembly drawings and part drawings of measuring device, and elaborates mechanism design ideas and method of assembling, then builds threedimensional model to check the machinability and operability of this device. In the fourth chapter, I test the data acquisition module, and write the block diagram which the data acquisition part of test system required by using the LabVIEW programming software, then test the program to prove its feasibility. In the fifth chapter, I assemble rotor characteristic test device, and collecte the parameters of rotor, analyse the data to find out the approximate relationship between speed and lift, speed and torque, and finally make certain improvements. The system has good scalability, is easy for improving, promoting and using. KEY WORDS: Rotor characteristics。本課題是從功能需求 → 方案設(shè)計(jì) →結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)完整的實(shí)踐嘗試，對(duì)于獨(dú)立開發(fā)系統(tǒng)將提供有益的經(jīng)驗(yàn)。論文的主要工作包括： 首先，介紹了直 升機(jī)旋翼的作用以及國內(nèi)外研究的發(fā)展?fàn)顩r，進(jìn)而闡述了旋翼特性測(cè)控的重要性，然后給出了整體的旋翼特性測(cè)試方案。 Speed。 空中機(jī)器人設(shè)計(jì)開發(fā)的一個(gè)難點(diǎn)就是如何較準(zhǔn)確地測(cè)定機(jī)器人的旋翼特性，目前用于測(cè)試旋翼特性的方法大都采用風(fēng)洞試驗(yàn)，但由于風(fēng)洞試驗(yàn)成本過高且對(duì)實(shí)驗(yàn)者要求高而難于廣泛應(yīng)用。 近年來最引人注目的直升機(jī)新技術(shù)有旋翼新技術(shù)（包括槳葉以及槳轂）、新型反扭矩系統(tǒng)、振動(dòng)控制技術(shù)、復(fù)合材料的應(yīng)用、電子信息新技術(shù)的應(yīng)用及總體設(shè)計(jì)新技術(shù)等。旋翼能夠產(chǎn)生直升機(jī)飛行所必需的升力、拉力和操縱力，集多項(xiàng)功能于一身，另外，旋翼也是空中機(jī)器人的主振源。馬奧尼、保羅從旋翼的遙測(cè)記錄基站，并顯示在屏幕上。新研制的系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如可測(cè)量參數(shù)多、高精度、寬量程、抗干擾強(qiáng)等。其測(cè)試原理是在直升機(jī)機(jī)首骨架上安裝一個(gè)紅外光源，向旋翼的旋轉(zhuǎn)區(qū)域發(fā)射遠(yuǎn)紅外光，經(jīng)過旋翼上固定的反光片反射，由紅外接收裝置進(jìn)行接收，并對(duì)它進(jìn)行放大、解調(diào)之后送給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行 運(yùn)算。 第五章 介紹了旋翼特性測(cè)試系統(tǒng)的組裝運(yùn)行以及數(shù)據(jù)采集情況，并且對(duì)采集到的初始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出旋翼轉(zhuǎn)速和升力、轉(zhuǎn)速和扭矩之間的大致關(guān)系，同時(shí)利用 MATLAB 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次曲線方程擬合，求出旋翼轉(zhuǎn)速與升力、轉(zhuǎn)速與扭矩的二次曲線函數(shù)方程式。使檢測(cè)線圈內(nèi)產(chǎn)生交流磁場(chǎng)，并對(duì)金屬體所產(chǎn)生的渦電流引起的阻抗變化進(jìn)行檢測(cè)。 此次對(duì)于轉(zhuǎn)速的測(cè)量所采用的扭矩傳感器的型號(hào)為 WAN5， 適用于靜態(tài)、非連續(xù)旋轉(zhuǎn)的扭矩力值測(cè)量 如圖 23 所示： 圖 22 WAN5 型扭矩傳感器 該扭矩傳感器的尺寸如圖 23 所示： 西安交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 圖 23 WAN5 型扭矩傳感器尺寸 圖 圖中所示各尺寸數(shù)據(jù)為， A=， H1=55mm， H2=30mm， Ф1=59mm，Ф2=32mm， Ф3=45mm， Ф=。 零點(diǎn)輸出 (%F5Ω 絕緣電阻 (MΩ) ≥5000 安全過載 (%F 拉壓力傳感器的類型較多，常見的主要有 S 型拉壓力傳感器、 Z 柱式拉壓力傳感器、 L 型高精度拉壓力傳感器、 U 型拉壓力傳感器等。 蠕變 (％ F 零點(diǎn)溫度系數(shù) (%F數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計(jì)算機(jī)或者其 他專用測(cè)試平臺(tái)的測(cè)量軟硬件產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測(cè)量系統(tǒng)。 USB4711A 便攜式數(shù)據(jù)采集模塊的技術(shù)指標(biāo)如表 23 所示： 西安交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 表 23 USB4711A 便攜式數(shù)據(jù)采集模塊技術(shù)指標(biāo) 模擬輸入 兩極輸入 (V) 177。圖形化的儀器編程環(huán)境，它使用“所見即所得”的可視化技術(shù)建立人機(jī)界面，使用大多數(shù)工程 師多熟悉的數(shù)據(jù)流程圖式的語言編寫程序，被譽(yù)為“工程師和科學(xué)家的語言”。 從圖 31 由上往下依次觀察，一片旋翼槳葉的下側(cè)固定一個(gè)小金屬塊，同時(shí)在旋翼所連接的底座一側(cè)卡接安裝上接近傳感器，并調(diào)整好傳感器感應(yīng)端與小金屬塊的垂直距離在 35mm 范圍內(nèi)，即可采集轉(zhuǎn)速信號(hào)。 扭矩傳感器底座 扭矩傳感器底座部分的 加工尺寸圖如圖 34 所示： 圖 34 扭矩傳感器底座加工尺寸圖 3 測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 圖 34 中 Ф45的環(huán)形陣列 孔與扭矩傳感器下端進(jìn)行螺栓法蘭固接， Ф80的環(huán)形 孔陣列同拉壓力傳感器上端的底座進(jìn)行螺栓法蘭緊固，從而有效連接扭矩傳感器和拉壓力傳感器。 USB4711A 鏈接至電腦并驅(qū)動(dòng)成功后，在 Advantech Device Manager 中添加USB4711A，如圖 41 所示： 圖 41 Advantech Device Manager 選擇 USB4711A，并單擊 TEST 對(duì)其進(jìn)行采樣測(cè)試，由于數(shù)據(jù)采集模塊并未鏈接任何的傳感器，屬于空載狀態(tài)，因此其輸出的采樣結(jié)果是隨機(jī)的，如圖 42所示： 4 數(shù)據(jù)采 集測(cè)試 21 圖 42 USB4711A 空載時(shí)采樣測(cè)試情況 由于數(shù)據(jù)采集模塊自帶的數(shù)據(jù)采集測(cè)試在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的過程當(dāng)中，只能顯示當(dāng)前的數(shù)據(jù)采集情況，而無法對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析，因此，該課題采用 LabVIEW 對(duì) USB4711A 進(jìn)行連接并采集記錄數(shù)據(jù)采集模塊所采集到的數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)采集模塊鏈接一個(gè)角速度傳感器進(jìn)行模擬量數(shù)據(jù)采集的測(cè)試 ，開始運(yùn)行時(shí)選擇對(duì)應(yīng)