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汽车气动-声学风洞技术之移动测量系统
2018-02-26 12:25:31·
在汽车气动-声学风洞中，移动测量系统是非常重要的设备，通过它可在风洞中进行精确位置的流场和声学测量，它保证了测量仪器的精确定位。本期汽车风洞先进试验技术系列之移动测量系统，我们将为您介绍移动测量系统的相关技术。一、为什么需要移动测量系统？由于汽车周围流场为一随时间变化的湍流场，为了能够对汽车周围流场
在汽车气动-声学风洞中，移动测量系统是非常重要的设备，通过它可在风洞中进行精确位置的流场和声学测量，它保证了测量仪器的精确定位。本期“汽车风洞先进试验技术”系列之移动测量系统，我们将为您介绍移动测量系统的相关技术。
一、为什么需要移动测量系统？
由于汽车周围流场为一随时间变化的湍流场，为了能够对汽车周围流场和声学信息进行精确的测量，我们需要能够精确控制测量仪器位置的设备，移动测量系统就是满足这一要求的重要设备。
它可以实现测量仪器的精确定位，该系统能够到达三维空间中指定的任何位置，并且有着很高的位置精度。
二、移动测量系统结构组成及运行原理
移动测量系统安装运动部件和旋转、延伸部件，这意味着，移动测量系统不仅可以进行三维移动，还能根据需要实现不同轴向的旋转运动，来使测量仪器精确到达不易到达的位置，如车辆侧镜后面或车身底部区域。
丰田风洞中使用移动测量系统进行流线显示测量
克莱斯勒风洞移动测量系统
下面为大家讲解移动测量系统的结构。下图是重庆中国汽研气动-声学风洞使用的移动测量系统的总体结构示意：
中国汽研风洞移动测量系统结构图（1、2、3、4为导轨系统；5为主箱梁；6为Z-柱；7为整流罩；8为Z-臂）
在系统运动中，其主箱梁通过导轨系统安装在驻室顶部的轨道上，可以实现移动测量系统的纵向移动；
主箱梁挂载的z柱，通过与主箱梁的导轨连接实现移动测量系统的横向移动；
整流罩和z臂可通过自身的轨道系统实现上下方向的移动，并且在z臂上可通过法兰连接固定探头支架或者旋转探头支架。
通过上述结构，移动测量系统就可以在风洞内实现三个方面的移动。
上图为主箱梁的实物图，内部集成了移动测量系统的控制系统，同时有足够的空间让工作人员进入内部进行操作。
上图为多轴旋转探头支架。Z臂可以固定不同种类的测量探头和的附件，比如多轴与单轴旋转探头支架。多轴旋转探头支架在连接点可以安装各种附件，除了直角坐标系中的直线运动，还可以实现旋转和倾斜运动（如下图所示）。有了这一措施，就可以测量车辆侧镜后面或车身底部区域。
除了多轴旋转探头支架之外，还有单轴旋转探头支架（如下图），只能在X方向上旋转。
另外除了旋转探头支架，在Z臂上还可以安装通用探头支架（如下图），通过通用探头架可以将不同类型的探头直接连接到z臂上，不需要使用双旋转操纵器。它可固定在z摆臂上。探头可重复的固定在支架上，这样探头就不能旋转。
在机械臂上的探头架上安装上各种测量仪器就可以进行各种测量了。可以安装的仪器有：探头、麦克风、叶轮风速仪、单导线探头、多导线探头、或其他测量仪器等。移动测量系统即使在测量设备重量约200KG时，也可以实现高精度定位。
三、几种常用探头
接下来我们简单介绍可连接的几种探头：
上图为普朗特探头，由碳纤维或不锈钢制成。该探头是笔直的，并与风向轴线平行。通过这个探头可测量气流静压和总压。
这是五孔探头，通过这个探头可测量气流的偏角和俯仰角。
这是边界层耙，通过该探头可以测量流场边界层的各种值。
四、中国汽研气动-声学风洞移动测量系统
位于重庆的中国汽研气动-声学风洞安装有国内首台汽车风洞专用移动测量系统，其位置控制精度在三个坐标方向上的分辨率达到0.01mm，绝对精度≤±0.2mm，连续精度≤±0.1mm。达到了国际先进水平。
另外其外形在设计中也考虑了声学降噪的要求。
配图为奔驰汽车风洞移动测量系统（CAERI风洞与之类似）
CAERI 视点
移动测量系统作为汽车气动-声学风洞的主要测量设备，可在汽车周围流场信息测量、声学测量等方面发挥很大的作用。目前国内汽车风洞中还没有配备专用的移动测量系统，建设中的重庆中国汽研气动-声学风洞安装有国内首台风洞移动测量系统，建成后将在该风洞的汽车气动特性测量方面发挥重要的作用。
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