基于DTS4050扫描阀的温度测试系统设计

庞彬　林山　唐震

【摘  要】温度测试系统是航空发动机整机试验测试系统的重要组成部分，为了满足整机试验温度测点数量多、精度要求高、测量范围广等要求，本文设计了基于DTS4050扫描阀的温度测试系统，阐述了该系统的设计方案，介绍了DTS4050扫描阀的工作原理与参数设置，通过TCP/IP协议进行数据传输，实现了对温度参数的实时測量、存储与显示。该系统运行稳定可靠，满足航空发动机整机试验温度参数的测量需求。

【关键词】整机试验;温度测试系统;DTS4050温度扫描阀

0引言

整机试车试验过程中，需要对发动机温度参数进行测量，测量的准确与否直接影响到试验数据的有效性及参数的计算与分析。

试车台温度测试系统是航空发动机整机试车台测试系统的重要组成部分，其主要功能是对空气系统温度、燃油系统温度和发动机壁温等温度参数进行测量，通过数据采集系统进行采集和记录。DTS4050温度扫描阀作为一种精度高，性能稳定，反应灵敏，具有良好的电磁兼容性的温度测量设备，满足航空发动机整机试车台测试系统的要求。

本文以现有航空发动机整机试车台测试系统为基础，采用DTS4050扫描阀对发动机温度参数进行测量，详细介绍温度测试系统的设计思路和过程，并对测量的温度参数进行采集和记录，为整机试验提供可靠有效的数据。

1.技术方案

1.1工作原理

本系统采用热电偶对发动机温度参数进行测量。热电偶是利用热电效应制成的温度传感器，把两种不同的导体或半导体材料组成回路，将它们的接点分别放置于测量端和冷端，在回路中产生热电效应。

系统采用DTS4050扫描阀对热电偶温度进行测量。温度补偿导线一端与发动机温度测点连接，另一端连接到DTS4050温度扫描阀。DTS4050扫描阀内部存储了不同类型的热电偶温度系数，通过计算得出对应的工程单位的温度值，并将温度通过网线进行传输。

图1温度扫描阀工作原理图

1.2技术参数

DTS4050温度扫描阀共32路温度测量通道，设备内部安装铂电阻对冷端温度进行测量。DTS4050温度扫描阀通过以太网进行通讯，支持TCP/IP协议，详细技术参数如表1所示。

1.3总体方案

航空发动机整机试车台温度测试系统由数据采集系统、温度扫描阀和数据存储与显示系统等组成，实现航空发动机温度参数的采集、分析与处理，总体方案如图2所示。

图2系统总体方案图

发动机各系统温度不同，采用不同类型的热电偶对其温度进行测量，本系统采用T型电偶和K型电偶对发动机各系统温度参数进行测量，温度补偿导线一端连接发动机被测部位，一端通过电连接器接入温度扫描阀，温度扫描阀将输入的电压信号经过高精度运算放大器放大，再经过A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，微处理器将数字信号与热电偶冷端温度进行对比，在分度表中查找对应的温度信息，通过计算后得到被测参数的温度值，最后通过局域网通讯的方式将温度传输给数据采集系统，数据采集系统进行计算处理后，将数据传输给服务器电脑进行存储。

温度扫描阀受振动影响较大，不宜安装在试验现场，故将温度扫描阀固定在振动较小的测试间，减少试验中振动对温度扫描阀的影响。

2.详细设计

2.1参数设置

温度测量系统搭建完成后，需要对DTS4050扫描阀进行参数设置，命令如下所示：

1）LIST A：列出所有设置参数;

2）LIST S：列出SCAN命令下的相关参数;

a）PERIOD：设定采样时间间隔;

b）AVG：进行一次滤波平均输出之前采样点的个数;

c）FPS：设置给上位机发送的平均后的采样点的个数;

d）FORMAT：数据在显示器上是否滚动。

e）BIN：设置数据包发送格式;

f）UNITS：设置扫描阀输出的温度单位;

g）RANGET：当扫描阀输出数值为温度单位时，设置温度的量程;

h）RANGEV：当扫描阀输出电压值时，设置电压值的量程;

i）RATE：计算数据输出周期;

3）LIST T：列出各个通道测量电偶的类型;

4）SCAN：扫描阀开始扫描;

5）STOP：扫描阀停止扫描;

6）SAVE：保存当前设置的参数。

2.2软件设计

采用VB.NET进行程序编制，VB.NET是基于微软.NET Framework之上的面向对象的编程语言。温度测试系统软件由数据采集、数据存储和数据回放程序组成。

数据采集系统软件将温度测试系统传入的信号进行读取、数据运算和显示，并将数据发送给数据存储系统。数据采集软件建立了参数计算通道，在计算通道中输入所要计算的公式来实现复杂参数的计算，灵活方便，操作简单。数据采集计算机通过TCP/IP协议和其它系统进行通讯。

数据存储软件将试车数据存储在本地的数据库中。采用SQL Server数据库对试验数据进行存储和管理，方便设计人员对试车数据进行读取和计算分析。试验数据库具有数据入库、数据导出和数据查询等功能。数据入库效率受数据结构、服务器性能、代码效率和网络带宽等因素影响。数据查询支持模糊查询和分类查询功能，也可以自定义条件对数据进行查询，同时还可以实现数据的远程查询。

数据回放软件读取服务器中的试验数据，将数据通过曲线形式显示在回放界面上，并实现了绘制多参数曲线功能、曲线局部放大功能和数据导出功能，方便试验人员进行数据计算分析。

3.总结

基于DTS4050扫描阀的温度测试系统的设计与实施应用，提高了温度参数测量的精度，扩展了温度测试系统的测量能力，同时可以对试验数据进行存储、运算分析和实时显示，设计数据导出功能，方便试验人员现场监测发动机温度数据及对试验数据进行分析处理。本系统运行稳定可靠，满足了航空发动机整机试验的测试需求。

参考文献：

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（作者单位：中国航发沈阳发动机研究所）