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　　The Challenge:

　　提供一個系統(tǒng)，在飛行中的直升機上進行可變通道數目和傳感器類型的數據采集。

　　The Solution:

　　開發(fā)一個可配置的LabVIEW應用，以采集來自SCXI模塊和其他DAQ板卡的調理后的信號。

　　"我們利用SCXI和LabVIEW，開發(fā)了一個高度可配置的、易于使用的數據采集工具，用于直升機飛行中的數據測量。"

　　一個支持不同輸入信號的靈活系統(tǒng)

　　我們公司——全球直升機技術有限公司（GHTI）位于得克薩斯州的阿靈頓市，為商用直升機提供了各種服務，如引擎集成工具集的升級、認證和供應。我們通過測量如振動、機械張力和引擎溫度等數值，力圖在飛行過程中表征一個飛行器的物理行為。為改善其現(xiàn)有的測量系統(tǒng)，我們與G系統(tǒng)公司簽訂合同，利用NI軟硬件開發(fā)一個新型數據采集系統(tǒng)。Huey T53-703 就是使用GHTI 新的數據采集系統(tǒng)的直升機代表。

　　該系統(tǒng)要求對不同類型的輸入信號、采樣速率和硬件配置進行靈活的設置。通常，我們無法在單次測試飛行中獲得所有需要的測量結果，因此，我們必須進行多次飛行，每次有不同的測量重點。一個最初的飛行或許關注于振動的高速測量，而第二次飛行或許監(jiān)測溫度、張力和加速度。通道數可以在少于十到數百的范圍內變化，而采集速率可以高達20kHz。由于直升機的空間非常寶貴，因此，我們不得不使硬件盡可能小而緊湊。同時，我們的軟件應生成二進制數據文件，并提供一種方式在飛行完成之后快速瀏覽數據，以驗證數據的完整性。

　　從地面進行控制的空中測試

　　為支持高通道數與各種信號類型，我們選擇一個SCXI系統(tǒng)以及多個獨立的DAQ板卡。我們采用具有高端CPU和大空間RAM的標準PC。我們選擇LabVIEW作為開發(fā)環(huán)境，以方便地在單個應用中構建數據采集兼容性、文件I/O 和分析功能。該應用檢測所安裝的數據采集板卡和SCXI模塊，并相應地更新顯示。我們可以加載保存的通道配置，并根據需要創(chuàng)建新的配置。當先前保存的配置與當前的硬件組合不匹配時，該程序會給出通知信息。我們可以為這一單次應用輸入刻度信息、注釋和信號調理參數。

　　為了滿足空間需求，我們在飛行測試中沒有使用監(jiān)視器和鍵盤。實際上，我們使用一個小尺寸的基于串口的遠程控制單元，以執(zhí)行飛行中的啟動測試與停止測試的基本功能。該單元還提供了關于采集狀態(tài)（包括當前記錄數、錯誤信息和剩余硬盤空間）的反饋。該控制器具有四行20 個字符和16 個可編程的功能鍵，并使用標準的RS232 協(xié)議。我們可以自行標注這些功能鍵，并對其進行編程，使其壓下時發(fā)出蜂鳴聲或一個字符串。在本項目中，我們指定測試開始、測試停止和請求剩余磁盤空間的按鈕。

　　當我們完成測試配置，該應用立即為數據采集做好準備。該應用等待GUI上的一次鼠標點擊或來自控制器的一次按鈕，以開始數據采集。如果計算機因為任何原因而重新啟動，它會自動地重新開始該應用，加載最近使用的配置，并以同樣的方式做好數據采集準備。當該應用可以再次開始數據采集時，遠程控制器通過蜂鳴聲和信息提醒用戶。

　　與傳感器數據同步的實時音頻信號

　　該應用在飛行中產生二進制數據文件，以加速文件I/O并節(jié)省硬盤空間。在地面上，我們通過后續(xù)分析屏幕查看文件，以驗證我們可以使用所采集的數據。然后，我們將文件直接導入到一個第三方程序進行后續(xù)分析。該應用在飛行中記錄原始電壓或通道數等數據，并在飛行后將其轉換為工程單位（赫茲、華氏溫度或其他）。我們在飛行完成后進行數據處理，以充分利用所有飛行中采集到的數據資源。通過將所有不必要的計算推遲至測試完成，我們可以實現(xiàn)最高的可能數據采集速率。

　　通常，我們指定模擬輸入通道中的一條通道作為音頻輸入。我們利用該通道記錄導航員關于自己所執(zhí)行的操作的評論。分析過程中的數據解碼更為方便，因為我們可以實時回放音頻信號與傳感器信號。在音頻回放的同時，后續(xù)分析屏幕上光標掃過數據。音頻數據最終轉換為一個.WAV文件，因此我們即使在沒有LabVIEW應用程序的情況下，也可以進行回放。我們可以記錄任何頻率的音頻信號，但當頻率低于8 kHz時聲波質量開始下降。該應用對波形進行內插處理的速率將其提高到8 kHz（或者更高，如果可能），以創(chuàng)建一個標準.WAV 文件。

　　我們利用SCXI和LabVIEW，開發(fā)了一個高度可配置的、易于使用的數據采集工具，用于直升機飛行中的數據測量。該系統(tǒng)可以支持任意組合的可用硬件，并可以擴展吸納新的硬件。單個應用提供了到工程單位的轉換、快速察看數據的能力和音頻回放的功能。與先前系統(tǒng)的性能相比，該系統(tǒng)所采用的方法在更少的時間內為GHTI提供了更好的數據。該系統(tǒng)獲得的測量數據為表征和改進該公司的現(xiàn)有飛行器提供了寶貴信息。