專利名稱：一種高速列車的空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及高速列車的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)檢測(cè)裝置，具體涉及一種高速列車的空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)采集裝置。
背景技術(shù)：
隨著列車運(yùn)行速度的提高，列車高速通過隧道引起的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)(壓力波、空氣阻力、列車風(fēng)、微氣壓波等)對(duì)列車運(yùn)行的安全性、旅客乘坐的舒適性及隧道周圍環(huán)境均有不良影響，是隧道設(shè)計(jì)必須解決的關(guān)鍵技術(shù)。列車高速通過隧道或在隧道內(nèi)交會(huì)時(shí)產(chǎn)生較大的空氣壓力變化，列車車體、車門、車窗等車體強(qiáng)度薄弱區(qū)域和隧道地面設(shè)備將承受復(fù)交變的氣動(dòng)載荷；隧道內(nèi)交替出現(xiàn)的壓縮波和膨脹波，使隧道內(nèi)的空氣壓力不斷發(fā)生變化，當(dāng)車廂氣密性不良，空氣壓力變化傳入車內(nèi)，導(dǎo)致乘員耳感不適，甚至頭暈、嘔吐等；同時(shí)，列車高速進(jìn)入隧道，列車前面的空氣突然受到壓縮，在列車前部產(chǎn)生壓縮波，此波沿著隧道向前傳播，在隧道出口處，壓縮波突然膨脹，以膨脹波的形式向四周傳播，對(duì)隧道口附近居民和建筑也會(huì)產(chǎn)生影響。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種高速列車的空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)采集裝置，獲取高速列車的空氣動(dòng)力學(xué)性能，確定列車表面壓力的分布情況，得出蒙皮部位所承受的氣動(dòng)載荷，從而為優(yōu)化列車外形設(shè)計(jì)和優(yōu)化空調(diào)進(jìn)排氣風(fēng)口的位置，提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。一種基于空氣動(dòng)力學(xué)的高速列車數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，包括上位機(jī)，與上位機(jī)通訊連接的信號(hào)采集板，與·信號(hào)采集板連接的至少一路信號(hào)調(diào)理板和相應(yīng)的壓阻式氣壓傳感器，所述壓阻式氣壓傳感器設(shè)置在高速列車表面；所述信號(hào)調(diào)理板上設(shè)置有信號(hào)調(diào)理電路單元，所述信號(hào)調(diào)理電路單元包含與壓阻式氣壓傳感器輸出端依次連接的模擬放大電路和低通濾波電路；所述信號(hào)采集板上設(shè)置有信號(hào)采集電路單元，所述信號(hào)采集電路單元包含STM32F103ZMT6主芯片，與STM32F103ZMT6主芯片分別電連接的NAND存儲(chǔ)模塊、SD卡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移模塊以及至少一路AD轉(zhuǎn)換模塊；所述AD轉(zhuǎn)換模塊對(duì)應(yīng)連接所述低通濾波電路的輸出。本實(shí)用新型的特點(diǎn)和更進(jìn)一步改進(jìn)在于:所述信號(hào)調(diào)理電路單元包含STM32F103T8主芯片、前置于所述模擬放大電路的AD8231芯片放大器、連接在STM32F103T8主芯片的數(shù)據(jù)輸出端和AD8231芯片放大器控制端之間的DAC7513芯片，所述STM32F103T8主芯片的數(shù)據(jù)輸入端通過串口電連接所述上位機(jī)的輸出端。所述模擬放大電路采用0P2347模擬放大器。所述低通濾波電路采用MAX7412濾波器。本實(shí)用新型基于空氣動(dòng)力學(xué)的高速列車數(shù)據(jù)采集裝置，利用設(shè)置在高速列車表面壓阻式氣壓傳感器和相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理板實(shí)現(xiàn)高速列車表面空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)測(cè)量，利用對(duì)應(yīng)的信號(hào)采集板實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；利用上位機(jī)實(shí)現(xiàn)多路高速列車表面空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)測(cè)量、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的管理；上述結(jié)構(gòu)方式實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)測(cè)量的模塊化、功能化、智能化，并且管理和擴(kuò)展方便。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為信號(hào)調(diào)理板的電路結(jié)構(gòu)原理圖；圖3為信號(hào)調(diào)理板中信號(hào)放大部分的電路圖；圖4為信號(hào)調(diào)理板中信號(hào)濾波部分的電路圖；圖5為信號(hào)采集板的電路結(jié)構(gòu)原理圖。具體實(shí)施方法參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型的一種基于空氣動(dòng)力學(xué)的高速列車數(shù)據(jù)采集裝置結(jié)構(gòu)框圖。其中，信號(hào)采集板上設(shè)置有信號(hào)采集電路單元，上位機(jī)通過通訊口連接的信號(hào)采集板，可以調(diào)取信號(hào)采集板中的測(cè)量數(shù)據(jù)；信號(hào)采集板分別連接的多路信號(hào)調(diào)理板和相應(yīng)的壓阻式氣壓傳感器，壓阻式氣壓傳感器設(shè)置在高速列車表面；信號(hào)調(diào)理板上設(shè)置有信號(hào)調(diào)理電路單元，上位機(jī)可以通過RS232實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)理電路單元中的調(diào)零、放大參數(shù)的設(shè)置。信號(hào)采集板和信號(hào)調(diào)理板的采用電池供電。參照?qǐng)D2，為信號(hào)調(diào)理板的電路結(jié)構(gòu)原理圖。信號(hào)調(diào)理板上設(shè)置有信號(hào)調(diào)理電路單元，信號(hào)調(diào)理電路單元包含STM32F103T8主芯片、前置于所述模擬放大電路的AD8231芯片放大器、連接在STM32F103T8主芯片的數(shù)據(jù)輸出端和AD8231芯片放大器控制端之間的DAC7513芯片，STM32F103T8主芯片的數(shù)據(jù)輸入端通過串口電連接所述上位機(jī)的輸出端。上位機(jī)的可以通過STM32F103T8主芯片設(shè)定AD8231芯片放大器和模擬放大電路的參數(shù)，其中，DAC7513芯片起到對(duì)設(shè)定參數(shù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，完成實(shí)際參數(shù)的加載作用。本實(shí)施例中，STM32F103T8主芯片還可以設(shè)定低通濾波器的參數(shù)。參照?qǐng)D3,為信號(hào)調(diào)理板中信號(hào)放大部分的電路圖。其中，DN+、DAN-端子為AD8231芯片放大器的輸入端，用于連接壓阻式氣體傳感器的輸出端，壓阻式氣體傳感器采用8515C-15傳感器。DAC7513芯片的一個(gè)設(shè)定輸出端DACZero連接AD8231芯片放大器的調(diào)零端。模擬放大電路采用0P2347模擬放大器，AD8231芯片放大器的輸出端連接0P2347模擬放大器的正輸入端，DAC7513芯片的一個(gè)設(shè)定輸出端DAC2連接0P2347模擬放大器的負(fù)輸入端。0P2347模擬放大器輸出端記為AOUT端子。參照?qǐng)D4，為信號(hào)調(diào)理板中信號(hào)濾波部分的電路圖。其中，低通濾波電路采用MAX7412濾波器，其輸入端通過連接0P2347模擬放大器輸出端A0UT，其輸出端記為A_0UT端子。參照?qǐng)D5，為信號(hào)采集板的電路結(jié)構(gòu)原理圖。信號(hào)采集板上設(shè)置有信號(hào)采集電路單元，其中，信號(hào)采集電路單元包含STM32F103ZMT6主芯片，與STM32F103ZMT6主芯片分別電連接的NAND存儲(chǔ)模塊、SD卡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移模塊以及至少一路AD轉(zhuǎn)換模塊。AD轉(zhuǎn)換模塊對(duì)應(yīng)連接低通濾波電路的輸出。上位機(jī)與STM32 F103ZMT6主芯片通過USB接口連接。NAND存儲(chǔ)模塊用于實(shí)時(shí)在線閃存測(cè)量數(shù)據(jù)，SD卡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移模塊方便指定時(shí)間段的數(shù)據(jù)拷貝與轉(zhuǎn)移。盡管以上結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型 的實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但本實(shí)用新型并不局限于上述的具體實(shí)施方案，上述的具體實(shí)施方案僅僅是示意性的、指導(dǎo)性的，而不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本說明書的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬于本實(shí)用新型保護(hù)之列。
權(quán)利要求1.一種高速列車的空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，包括上位機(jī)，與上位機(jī)通訊連接的信號(hào)采集板，與信號(hào)采集板連接的至少一路信號(hào)調(diào)理板和相應(yīng)的壓阻式氣壓傳感器，所述壓阻式氣壓傳感器設(shè)置在高速列車表面；所述信號(hào)調(diào)理板上設(shè)置有信號(hào)調(diào)理電路單元，所述信號(hào)調(diào)理電路單元包含與壓阻式氣壓傳感器輸出端依次連接的模擬放大電路和低通濾波電路；所述信號(hào)采集板上設(shè)置有信號(hào)采集電路單元，所述信號(hào)采集電路單元包含STM32F103ZMT6主芯片，與STM32F103ZMT6主芯片分別電連接的NAND存儲(chǔ)模塊、SD卡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移模塊以及至少一路AD轉(zhuǎn)換模塊；所述AD轉(zhuǎn)換模塊對(duì)應(yīng)連接所述低通濾波電路的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車的空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述信號(hào)調(diào)理電路單元包含STM32F103T8主芯片、前置于所述模擬放大電路的AD8231芯片放大器、連接在STM32F103T8主芯片的數(shù)據(jù)輸出端和AD8231芯片放大器控制端之間的DAC7513芯片，所述STM32F103T8主芯片的數(shù)據(jù)輸入端通過串口電連接所述上位機(jī)的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車的空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述模擬放大電路采用0P2347模擬放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車的空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述低通濾波電路采用MAX7412濾 波器。
專利摘要本實(shí)用型公開了一種高速列車的空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，包括上位機(jī)，與上位機(jī)通訊連接的信號(hào)采集板，與信號(hào)采集板連接的至少一路信號(hào)調(diào)理板和相應(yīng)的壓阻式氣壓傳感器，所述壓阻式氣壓傳感器設(shè)置在高速列車表面；所述信號(hào)調(diào)理板上設(shè)置有信號(hào)調(diào)理電路單元，所述信號(hào)調(diào)理電路單元包含與壓阻式氣壓傳感器輸出端依次連接的模擬放大電路和低通濾波電路；所述信號(hào)采集板上設(shè)置有信號(hào)采集電路單元，所述信號(hào)采集電路單元包含STM32F103ZMT6主芯片，與STM32F103ZMT6主芯片分別電連接的NAND存儲(chǔ)模塊、SD卡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移模塊以及至少一路AD轉(zhuǎn)換模塊；所述AD轉(zhuǎn)換模塊對(duì)應(yīng)連接所述低通濾波電路的輸出。
文檔編號(hào)G01M9/06GK203116935SQ20132001276
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月10日
發(fā)明者包建超, 劉如迪, 安震 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)