進行空氣動力學模擬測試，以改善各種產品的物理設計，從而提高整體安全性，舒適性和性能。被測對象越大，測試就越復雜?；?PXI 高速 （PXIe） 架構 的 測試 和 測量 解決 方案 可 幫助 簡化 和 加速 系統 安裝。

軍用飛機通常要經過風洞測試，以分析戰斗或其他與任務相關的模擬中的硬件和軟件響應。在風洞測試的初始階段，微型比例模型通常用于小型實驗室的仿真，并根據從測試中獲得的數據不斷進行設計改進。然而，在小型風洞實驗室中測量的氣流體積不足以確定氣流行為的更細微變化;在最后的測試階段，仍然需要在大型風洞中進行大規模的實際測試。

例如，測試飛機的真實比例模型需要安裝在被測物體的長度上的大量傳感器，以獲取與翼型和發動機等關鍵部件相關的數據，或確定由各種翼型形狀引起的高速氣流干擾。傳感器數量的增加和測試規模的擴大增加了實現精確測試和測量的難度。

過去，傳統的測試和測量解決方案使用數據記錄儀從傳感器獲取數據。然而，不同類型的傳感器需要不同的數據記錄儀，這增加了實現集成數據分析和開發傳感網絡的難度?；?業界 標準 計算機 總 線 的 PXI 模 塊 化 儀器 平臺 已成為 客戶 的 另一種選擇， 希望 在 測試 場景 中 實現 更大 的 靈活 性 和 效率， 而 不會 產生 額外 成本?；?PXI Express （PXIe） 架構 的 高效、 精密 測試 和 測量 解決 方案 – 具有 多 通道 和 完全 集成 的 同步 功能， 可 與 傳感器 連接 以 測量 不同 的 物理 量， 并 幫助 簡化 和 加快 系統 安裝。

風洞測試的挑戰

傳感器和數據記錄儀之間的復雜關系

將大型物體測試到實際規模需要不同類型的傳感器來測量表面壓力，氣流速度和振動加速度之間的相關性。由于難以集成不同類型和品牌的傳感器，因此使用各種數據記錄儀根據每個數據記錄器中單獨設置的系統時間從傳感器連續采集和記錄數據。用戶需要為每個數據記錄器安裝電線，并為每個傳感器的驅動器安裝額外的信號布線，這增加了可能復雜且耗時的步驟。

由于非同步觸發器，數據集成困難

同時在現場觸發數據記錄儀也具有挑戰性。傳統的解決方案是通過指定用于同步的總線接口連接數據記錄器，并提供外部時鐘參考。但是，這種設置使信號布線復雜化。此外，只有在測試結束時才能安全地檢索記錄器，并且只有在系統運行并且記錄器計劃記錄數據期間才能在數據中心收集和分析數據。

缺乏統一的系統時鐘導致數據精度漂移

另一個測試問題是保持測量的準確性和精確度。在傳統的測試和測量系統中，每個數據記錄儀都按照自己的系統時鐘工作，并定期獲取數據。然而，用戶可能會發現單個數據記錄器的時鐘設置具有細微差別，這導致數據精度的微小漂移，然后在較長的測量時間內累積成更大的不準確性。從理論上講，空氣動力學實驗需要捕獲完全相同時間段內表面壓力，氣流速度和振動加速度下材料變化的數據;非同步數據記錄將失去其用于分析的參考值。

高效、 多 通道 PXIe 系統 滿足 精確 風 洞 測試 的 要求

模塊化平臺

PXIe 是 一個 模 塊 化 電子 儀器 平臺， 旨在 滿足 上述 所有 挑戰， 并 為 構 建 測試 和 測量 設備 提供 更 高效 的 解決 方案。凌華科技只是為測試和測量提供高質量PXIe設備的幾家供應商之一，也是PXI系統聯盟（PXISA）的發起成員，該聯盟致力于推進PXI規范并支持互操作性測試，以實現有效的多供應商解決方案。

支持跨傳感器數據采集

當今 的 PXIe 動態 信號 采集 （DSA） 模 塊 可以 在 一個 模 塊 中 提供 多個 24 位 模擬 輸入 通道， 實現 緊密 的 同步。所有通道都有獨立的信號放大器和模/數轉換器，允許在通道之間同時傳輸數據，使這些模塊能夠支持從各種傳感器采集數據。模塊還可以包括高分辨率和高動態范圍，適用于記錄需要從低頻到高頻的定量測量的物理信號，例如振動、壓力和流體體積。

簡化電氣布線

PXIe 平臺 考慮 支持 IEPE（集成電子壓電） 等 標準， 這些 標準 可以 應用 在 例如 通過 模擬 輸入 （AI） 通道 支持 符合 IEPE 的 傳感 設備。凌華科技的 PXIe-9529 DSA 模 塊 的 前端 電路 旨在 提供 電源 來 激活 所 連接 的 IEPE 傳感器。因此，用戶可以使用接口直接連接傳感設備，而無需額外的布線。這種結構有助于大大降低測試/測量儀器的布線復雜性（見圖1）。

圖 1：PXIe-9529 動態 信號 采集 （DSA） 模 塊 x17 可 靈活 擴展 至 136 個 通道， 以 在 單 個 機 箱 中 進行 數據 采集。

通過交流/直流耦合減少測量不準確

PXIe DSA 模 塊 中的 AI 通道 配備 交流/ 直流 耦合。由于不同制造商提供的傳感器接線長度不同，這可能導致輸入/輸出阻抗與所連接模塊不匹配，并導致信號均衡漂移，因此使用交流耦合可以幫助抑制阻抗不匹配導致的直流信號，并消除測量不準確。

通過 PXI 觸發 結構 實現 同步

PXI 和 PXI Express 機 箱 可以 在 背 板 上 提供 PXI 觸發 總 線， 以 允許 用戶 對 主/ 從 模 塊 的 部署 進行 編 程。當主模塊接收到用于數據采集的觸發信號時，它將立即通過內置的觸發線將信號傳遞到機箱中的所有從模塊。所有用于同步的導線都已內置于系統中，因此用戶無需部署額外的布線或為外部觸發信號源做準備。

統一的系統時鐘

同樣， PXIe 機 箱 包括 一個 系統 時鐘， 可 為 具有 鎖相 環 （PLL） 的 PXIe 模 塊 提供 參考 定 時。該 系統 定 時 信號 被 精確 地 傳輸 到 所有 PXIe 模 塊 槽 插 腳， 以 作為 某些 數據 采集 （DAQ） 板 或 采用 PLL 設計的 高速 數字 化 儀 的 外部 參考 時鐘。DSA 模塊中內置的 PLL 可以將時間基準從內部時鐘切換到機箱提供的系統時鐘，從而允許測試和測量系統設計人員將所有主板和模塊的計時鎖定到機箱提供的 10 MHz 參考時鐘。通過這種方式，系統中的所有電路板和模塊都可以在統一的時間段內獲取準確、同步的數據（見圖2）。

圖 2：DSA 模塊 中 內置 的 PLL 可以 切換 到 機 箱 提供 的 系統 時鐘 的 時間 參考， 使 測試 和 測量 系統 設計 人員 能夠 將 所有 板 卡 和 模 塊 的 時 序 鎖定 為 10 MHz 參考 時鐘， 從而 在 統一 的 周期 內 提供 同步 數據。

實時數據處理

基于PC的測試測量系統繼承了PCIe架構的高速、高效率數據傳輸性能，在數據采集過程中能夠實時傳輸到控制中心，同時將數據存儲到存儲介質，甚至不同測試站的數據庫之間進行數據傳輸和更新。

結論

為了在真實規模上實現精確的風洞測試和測量），大型物體需要部署高密度測量點和各種傳感器來測量不同的物理量。更簡化的布線、高性能架構（在本例中為 x86 架構）提供的更多計算能力以及出色的網絡連接是減少系統安裝和數據分析所需時間的關鍵因素。PXIe 系統 旨在 滿足 這些 要求， 以 確保 從 不同 傳感器 采集 的 數據 的 精度， 并 在 較長的 一段 時間 內 提供 精確 的 測試 和 測量 結果。

審核編輯：郭婷