專利名稱：四旋翼飛行器旋翼特性綜合測試系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及航天飛行動力機械領域，尤其涉及一種四旋翼飛行器旋翼特性綜合測試系統。
背景技術：
隨著四旋翼飛行器應用領域的不斷拓展，對四旋翼飛行器旋翼特性參數測試的要求也越來越高，傳統四旋翼飛行器旋翼特性參數的獲得大多依賴經驗估算或是風洞試驗。經驗估算得到的飛行器旋翼特性參數可信度低，并且估算結果與估算者本人經驗密切相關，因此估算得到的參數使用過程中極易出現多種問題，正是由于上述缺點，經驗估算法在四旋翼飛行器旋翼特性參數獲取過程中的使用受到很大限制；風洞試驗理論上可以獲得較為準確可信的旋翼特性參數，但其成本過高，對于低成本的四旋翼飛行器并不適用，同時，風洞試驗操作復雜，對操作人員專業性要求較高，因此其在四旋翼飛行器旋翼特性參數測試中的使用同樣受到極大限制。
發明內容
針對上述缺陷或不足，本發明提供了一種結構簡單、操作方便、測試精度較高的四旋翼飛行器旋翼特性綜合測試系統。本本發明是通過以下技術方案來實現:包括測試裝置，以及電氣控制裝置，其中，所述測試裝置包括內部為空腔結構的整機底座，整機底座的空腔內放置有壓力機座，壓力機座的上端安裝有扭矩軸，扭矩軸的外壁上貼有若干電阻應變片，扭矩軸的頂端通過電機固定座底盤與直流電機相連接，直流電機的轉軸上安裝有待測旋翼，其中，所述電機固定座底盤上安裝有霍爾傳感器，且待測旋翼的葉片下面設置有與霍爾傳感器相配合的磁性體；所述電氣控制裝置包括:計算機，以及分別與于計算機相連接的數據采集和計數卡，其中，數據采集卡與電阻應變片的輸出信號連接，計數卡與霍爾傳感器的脈沖信號連接。所述壓力機座的下端安裝有壓力傳感器，且數據采集卡與壓力傳感器的輸出信號連接。所述扭矩軸的外壁上貼有四個電阻應變片，所述四個電阻應變片組成橋式測量電路。所述整機底座為凹臺結構，壓力基座為凸臺結構，壓力基座的凸臺與整機底座的凹臺相配合。所述電機固定座底盤與直流電機通過第一組緊固螺釘相連電機固定座底盤通過第二組緊固螺釘與扭矩軸相連，扭矩軸通過第三組緊固螺釘與壓力基座相連。本發明提供了一種四旋翼飛行器旋翼特性綜合測試系統，通過將攜帶有待測旋翼的直流電機安裝于貼附有電阻應變片的扭矩軸上，由于待測旋翼在進行旋轉時，扭矩軸將在旋翼反扭矩作用下產生扭轉變形，這一扭轉變形導致粘貼在扭矩軸上的電阻應變片輸出變形信號，該變形信號由數據采集卡采集并回傳給計算機并進行相應計算，因此，達到精確測試旋翼反扭矩的目的；另一方面，由于電機固定座底盤上安裝有霍爾傳感器，且在待測旋翼的葉片下面設置有與霍爾傳感器相配合的磁性體，因此，當待測旋翼轉動經過霍爾傳感器時，會輸出一組脈沖信號，這組脈沖信號由計數卡回傳給計算機，達到精確測試旋翼轉速的目的。與現有技術相比，本發明的待測旋翼與直流電機均可更換，因此，可以達到測試多種四旋翼飛行器旋翼反扭矩及旋翼轉速參數的目的，且本發明具有結構簡單易行，測試精度高，測試成本低廉，具有系統運行自動化程度高的特點。進一步的，由于在壓力機座的下端安裝有壓力傳感器，因此，當待測旋翼在進行旋轉時，扭矩軸對壓力基座產生向上的作用力，此時布置在壓力基座下方的壓力傳感器輸出的壓力信號發生變化，該壓力信號由數據采集卡采集并回傳給計算機，達到測試旋翼升力的目的。
圖1是本發明測試裝置結構示意圖；圖2是本發明測試裝置中扭矩軸部分的結構示意圖；圖3是本發明測試裝置中壓力基座部分的結構示意圖；圖4是本發明測試裝置中整機底座部分的結構示意圖；圖5是本發明電氣控制部分的結構框圖。圖中，1-待測旋翼；2_直流電機；3_第一組緊固螺釘組；4_電機固定底盤；5-第二組緊固螺釘組；6-電阻應變片；7_扭矩軸；8_壓力傳感器；9_整機底座；10_壓力基座；11-第三組緊固螺釘組；12_霍爾傳感器；13_磁性體；14_計算機；15_數據采集卡；16_計數卡。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做詳細描述。參見圖1所示，本發明提供了一種四旋翼飛行器旋翼特性綜合測試系統，包括測試裝置，以及電氣控制裝置，其中，所述測試裝置包括內部為空腔結構的整機底座9，整機底座9的空腔內放置有壓力機座10，壓力機座10的下端安裝有壓力傳感器8，壓力機座10的上端通過第三組緊固螺釘11與扭矩軸7連接，參見圖2所示，扭矩軸7的外壁上貼有若干電阻應變片6，扭矩軸7的頂端通過電機固定座底盤4與直流電機2相連接，其中，扭矩軸7通過第二組緊固螺釘5與電機固定座底盤4連接，電機固定座底盤4通過第一組緊固螺釘3與直流電機2相連接，因此，待測旋翼I與直流電機2均可更換，進而達到測試多種四旋翼飛行器旋翼特性參數的目的，需要說明的是，本發明中所用直流電機均為無刷直流電機。另夕卜，直流電機2的轉軸上安裝有待測旋翼1，其中，所述電機固定座底盤4上安裝有霍爾傳感器12，且待測旋翼I的葉片下面設置有與霍爾傳感器12相配合的磁性體13 ；所述電氣控制裝置包括:計算機14，以及分別與于計算機14相連接的數據采集15和計數卡16，其中，數據采集卡15與電阻應變片6以及壓力傳感器8的輸出信號連接，計數卡16與霍爾傳感器的脈沖信號連接。為了增加反扭矩測量的精度，通過在扭矩軸上粘貼四個電阻應變片，組成橋式測量電路以減小溫度變化等弓I起的扭矩測量誤差，提高測試精度。參見圖3、4所示，所述整機底座9為凹臺結構，壓力基座10為凸臺結構，壓力基座10的凸臺與整機底座9的凹臺相配合，以防止壓力基座10在旋翼扭矩作用下發生扭轉。本發明的工作過程為:參見圖5所示，當無刷直流電機2通電運轉時，會帶動被測試旋翼I轉動，被測試旋翼I將產生升力，從而通過電機固定底盤4、扭矩軸7對壓力基座10產生向上的作用力，此時布置在壓力基座10下方的壓力傳感器8輸出的壓力信號發生變化，該壓力信號通過端子臺由數據采集卡采集經PCI總線回傳給計算機，達到測試旋翼升力的目的；同時，待測旋翼I在轉動過程中會產生反扭矩，該反扭矩通過電機固定底盤4作用在扭矩軸7上，由于扭矩軸7下端與壓力基座10固定連接，壓力基座10通過方形孔與整機底座配合而不能發生轉動，因此，扭矩軸會在待測旋翼反扭矩作用下產生扭轉變形，這一扭轉變形導致粘貼在扭矩軸7上的電阻應變片6輸出信號發生改變，該變形信號通過端子臺由數據采集卡采集經PCI總線回傳給計算機，并由計算機進行相應計算，達到測試旋翼反扭矩的目的；另外，當待測旋翼I轉動時，粘貼在扭矩軸7上的磁性體13周期性經過霍爾傳感器12上方，每當待測旋翼I經過一次霍爾傳感器12上方，霍爾傳感器12就會輸出一組脈沖信號，這組脈沖信號通過端子臺由計數卡經過PCI總線回傳給計算機，達到測試旋翼轉速的目的。在算機中安裝對應軟件后，數據采集卡和計數卡執行對應軟件的數據采集命令，采集機械部分中傳感器的測試信息，并對該測試信息進行計算，從而獲得當前轉速下被測試旋翼對應的拉力、反扭矩、以及轉速。
權利要求
1.一種四旋翼飛行器旋翼特性綜合測試系統，其特征在于:包括測試裝置、以及電氣控制裝置，其中， 所述測試裝置包括內部為空腔結構的整機底座(9)，整機底座(9)的空腔內放置有壓力機座(10)，壓力機座(10)的上端安裝有扭矩軸(7)，扭矩軸(7)的外壁上貼有若干電阻應變片(6 )，扭矩軸(7 )的頂端通過電機固定座底盤(4 )與直流電機(2 )相連接，直流電機(2 )的轉軸上安裝有待測旋翼(1)，其中，所述電機固定座底盤(4)上安裝有霍爾傳感器(12)，且待測旋翼(I)的葉片下面設置有與霍爾傳感器(12)相配合的磁性體(13)； 所述電氣控制裝置包括:計算機(14)，以及分別與于計算機(14)相連接的數據采集卡(15)和計數卡(16)，其中，數據采集卡(15)與電阻應變片(6)的輸出信號連接，計數卡(16)與霍爾傳感器的脈沖信號連接。
2.根據權利要求1所述的四旋翼飛行器旋翼特性綜合測試系統，其特征在于:所述壓力機座(10)的下端安裝有壓力傳感器(8)，且數據采集卡(15)與壓力傳感器(8)的輸出信號連接。
3.根據權利要求1所述的四旋翼飛行器旋翼特性綜合測試系統，其特征在于:所述扭矩軸(7)的外壁上貼有四個電阻應變片(6)，所述四個電阻應變片(6)組成橋式測量電路。
4.根據權利要求1所述的四旋翼飛行器旋翼特性綜合測試系統，其特征在于:所述整機底座(9)為凹臺結構，壓力基座(10)為凸臺結構，壓力基座(10)的凸臺與整機底座(9)的凹臺相配合。
5.根據權利要求1所述的四旋翼飛行器旋翼特性綜合測試系統，其特征在于:所述電機固定座底盤(4)與直流電機(2)通過第一組緊固螺釘(3)相連電機固定座底盤(4)通過第二組緊固螺釘(5)與扭矩軸(7)相連，扭矩軸(7)通過第三組緊固螺釘(11)與壓力基座(10)相連。
全文摘要
本發明公開了一種四旋翼飛行器旋翼特性綜合測試系統，包括測試裝置，以及電氣控制裝置，測試裝置包括整機底座，整機底座內放置有壓力機座，壓力機座的上端安裝有扭矩軸，扭矩軸的外壁上貼有電阻應變片，扭矩軸的頂端通過電機固定座底盤與安裝有待測旋翼直流電機相連接，電機固定座底盤上安裝有霍爾傳感器，且待測旋翼的葉片下面設置有與霍爾傳感器相配合的磁性體；電氣控制裝置包括計算機，以及分別與于計算機相連接的數據采集和計數卡；本發明的待測旋翼與直流電機均可更換，因此，可以達到測試多種四旋翼飛行器旋翼反扭矩及旋翼轉速參數的目的，且本發明具有結構簡單易行，測試精度高，測試成本低廉，具有系統運行自動化程度高的特點。
文檔編號G01M13/00GK103175679SQ20131006608
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月1日 優先權日2013年3月1日
發明者張東升, 陳航科, 梅雪松, 盛曉超, 陳國良 申請人:西安交通大學
專業數控銑床產品供應商
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