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無人機風墻測試系統實驗室的專業設備需圍繞 “風場精準模擬、無人機狀態監測、數據精準采集、環境參數控制” 四大核心功能配置，同時滿足 CNAS 對設備溯源性、精度及穩定性的要求。以下按功能模塊分類詳述，涵蓋核心設備、輔助設備及配套系統：
一、核心風墻系統：風場模擬的 “心臟”
風墻系統是實驗室的核心設備，需能生成穩定、可控的多種風場（持續風、陣風、切變風等），其性能直接決定測試數據的有效性。
1. 風機矩陣模塊
功能：通過多組獨立風機的協同控制，生成不同風速、風向、湍流度的風場。
技術參數：
風機數量：根據測試范圍配置（基礎型 16-48 組，高端型 48-128 組），單風機功率 0.5-2kW；
風速范圍：0-16m/s（覆蓋 0-7 級風，可擴展至 20m/s 用于極端測試）；
風向調節：支持 0-360° 水平旋轉（通過風機矩陣角度聯動）、0-90° 垂直傾斜（模擬起降階段氣流）；
湍流度控制：通過風機啟停時序控制，可生成 5%-20% 湍流度（滿足 GB/T 38930-2020 對不同場景的湍流要求）。
典型設備：Windshaper 模塊化風墻（進口，支持復雜風廓線編程）、國產航天院協同風機矩陣（成本低，適合標準風場）。
由Delta德爾塔儀器聯合電子科技大學（深圳）高等研究院——深思實驗室團隊、工信部電子五所賽寶低空通航實驗室研發制造的無人機抗風試驗風墻\可移動風場模擬裝置\風墻裝置，正成為解決無人機行業抗風性能測試難題的突破性技術。
無人機風墻測試系統\無人機抗風試驗風墻\可移動風場模擬裝置\風墻裝置
2. 風場調節組件
氣流均化裝置：出風口加裝蜂窩狀整流格柵（孔徑 5-10mm），降低氣流湍流，確保測試區風速均勻性誤差≤±5%（CNAS 要求的核心指標）。
風速衰減區：測試區后方設置 5-8m 長的消聲衰減段，避免氣流反射干擾風場穩定性。
濾風系統：配備高效空氣過濾器（HEPA 級），去除氣流中的顆粒物（≥0.3μm 過濾效率 99.97%），防止雜質損傷無人機傳感器。
二、無人機測試輔助設備：確保測試安全與可控
需實現無人機姿態固定、飛行狀態控制及應急保護，避免測試過程中設備失控。
1. 無人機固定 / 約束裝置
多自由度測試臺：用于小型無人機（≤20kg），支持 360° 旋轉、±30° 傾斜，模擬飛行姿態，同時通過力傳感器測量風載荷（精度 ±0.1N）。
系留牽引系統：用于中大型無人機（20-150kg），通過高強度凱夫拉繩（斷裂強度≥500kg）約束無人機，繩端配備拉力傳感器（采樣頻率 1kHz），監測瞬時過載。
空域虛擬邊界系統：基于 UWB 定位技術（定位精度 ±10cm），設定測試區三維邊界，無人機接近邊界時自動觸發預警（聲光報警）或強制懸停。
2. 飛控聯動系統
數據接口模塊：通過 CAN 總線或無線數傳（2.4GHz/5.8GHz）與無人機飛控系統（如 PX4、大疆 N3）實時通信，同步獲取電機轉速、電池電壓、姿態角（俯仰 / 橫滾 / 航向）等參數。
應急動力切斷裝置：與風墻急停系統聯動，觸發時 1 秒內切斷無人機動力電源，適用于失控等緊急場景。
三、測量與數據采集系統：CNAS 合規的 “核心證據鏈”
需滿足 “高精度、高同步性、可溯源” 要求，確保測試數據的準確性與可追溯性。
1. 風速風向測量設備
超聲波風速儀：測試區均勻布置 3-5 臺（如德國 Gill WindSonic），測量范圍 0-45m/s，精度 ±0.1m/s，采樣頻率≥100Hz，數據實時傳輸至控制系統（需經法定計量機構校準，校準周期 12 個月）。
熱線風速儀：用于局部湍流測量（如無人機旋翼附近），分辨率 0.01m/s，響應時間≤1ms，適合分析氣流與旋翼的相互作用。
激光多普勒測速儀（LDV）：高端實驗室配置，非接觸測量流場速度（精度 ±0.5%），用于復雜風場（如切變風、陣風）的流場可視化分析。
2. 無人機狀態監測設備
六軸運動傳感器：安裝于無人機重心處，測量加速度（±16g）、角速度（±2000°/s），采樣頻率 2kHz，記錄風場作用下的姿態波動。
紅外位置追蹤系統：如 OptiTrack 動作捕捉系統，通過 6-8 臺紅外攝像機（幀率 120fps），實時定位無人機三維坐標（精度 ±0.5mm），計算懸停偏移量（GB/T 38930-2020 核心測試指標）。
電機性能測試儀：如 Tyto RC Benchmark 1580，同步測量電機轉速（精度 ±1RPM）、電流（±0.1A）、電壓（±0.01V），分析風場載荷對動力系統的影響。
3. 數據記錄與分析系統
同步采集終端：配備 16 通道數據采集卡（如 NI PXIe-6368），同步接收風速、無人機姿態、電機參數等信號（時間同步誤差≤1ms）。
分析軟件：定制開發測試專用軟件（如基于 LabVIEW），支持實時繪圖（風速 - 姿態關聯曲線）、數據導出（符合 CNAS 對原始記錄的格式要求）、自動生成測試報告（含風場參數、無人機性能指標）。
四、環境模擬設備：拓展測試場景的 “延伸臂”
滿足不同環境下的抗風性能測試需求（如潮濕、低溫、高海拔），覆蓋 GB/T 38930-2020 的擴展要求。
1. 氣象環境模擬裝置
造雨系統：測試區頂部安裝旋轉噴頭，降雨量可調節（1-100mm/h），模擬小雨至暴雨環境，配合風墻驗證無人機在潮濕條件下的抗風性。
大霧發生器：通過超聲波霧化產生霧氣（能見度 50-500m 可調），測試無人機視覺傳感器（如攝像頭、激光雷達）在低能見度 + 風場下的穩定性。
2. 溫濕度控制系統
恒溫恒濕機組：控制測試區溫度（-10℃~40℃，精度 ±1℃）、相對濕度（20%~90%，精度 ±5%），滿足高濕（如沿海）、低溫（如北方冬季）環境的抗風測試。
3. 低氣壓模擬艙（可選）
用于高原場景測試，艙內氣壓可調節（50kPa~101kPa，對應 0-5000 米海拔），配合風墻系統驗證無人機在低氣壓 + 強風下的動力衰減特性。
五、安全與校準設備：CNAS 合規的 “基礎保障”
1. 安全防護專用設備
防爆隔離艙：用于鋰電池充電與存儲（防火等級 IP65，容積≥0.5m3），內置溫度報警（≥60℃觸發）。
風墻急停控制臺：集成手動急停按鈕、紅外對射報警（無人機越界觸發）、風場異常自動停機功能，響應時間≤0.5 秒。
2. 計量校準設備
標準風速發生器：如 FLUKE 9100 系列，生成 0-30m/s 標準風速（不確定度≤0.5%），用于校準實驗室的超聲波風速儀（每年 1 次，滿足 CNAS 溯源要求）。
力值校準裝置：如拉力試驗機（精度 ±0.1% FS），用于校準系留系統的拉力傳感器、測試臺的力傳感器。
設備配置原則
核心優先：風墻系統與測量設備需滿足最高精度要求（如風速均勻性、數據同步性），直接影響 CNAS 認可結果；
溯源性：所有計量設備（風速儀、傳感器等）必須經法定計量機構校準，保留校準證書與溯源鏈；
擴展性：初期可配置基礎風場 + 標準測量系統，后期逐步添加雨霧、低氣壓等模塊，降低初期投入；
安全聯動：設備需與安全系統（急停、防護網）聯動，如風速儀異常時自動降速，無人機越界時立即停機。
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