推力台是测试推进系统推力、扭矩、转速和效率的必备设备。在测试中集成传感器可进一步优化系统，从而将性能提升到新高度。
无人机领域已有大量资料表明，从外部传感器收集数据具有挑战性 [1]。为解决这些问题，我们开发了一项名为“输入转换”的新软件功能。该功能允许您将外部模拟传感器连接到我们所有的 Flight Stand 产品，从而将传感器数据与推进系统读数无缝集成。
本文将演示如何将模拟传感器连接到 Flight Stand，并提供使用案例以突出额外传感器的优势，同时探讨您在测试中可能遇到的部分挑战。
目录
- 如何将外部传感器连接到 Flight Stand
- 测试推进系统应使用哪些外部传感器
- 使用外部传感器进行测试的挑战
如何将外部传感器连接到 Flight Stand
本节将介绍如何将外部传感器连接到 Flight Stand。我们将演示如何使用声学传感器测量螺旋桨噪声，从而优化并实现更安静的飞行体验。
如果您更喜欢视频演示，请观看我们如何将传感器连接到 Flight Stand 15：
具体而言，我们将通过将 SEN0232 声级计连接到我们的 Flight Stand 15 Pro 推力台，来测量推进系统（Xoar 26 英寸螺旋桨 + AXI 8110 电机）产生的分贝值。该探头采用 5V 电压输入，可测量 30dBA 至 130dBA 的声级。
图 1：Flight Stand 测试装置
您可以测试各种传感器安装位置和电机/螺旋桨组合，以确定哪种配置能将噪声降至最低。
连接传感器的步骤：
在 Flight Stand 软件中：
- 确认 Flight Stand 硬件已通过 USB 连接。
- 导航至“输入转换”选项卡。
- 点击“添加新转换”。
- 在“名称”下，您可以输入传感器的别名（例如“声学传感器”）。
- 选择您的单位类型，或选择“自定义单位”，并输入“dB”作为分贝单位。
- 将通用模拟输入电压分配给变量“a”。
- 在“公式”字段中，输入传感器数据手册中提供的转换公式，在本例中为：a * 50： 分贝值 (dBA) = 输出电压 (V) × 50
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根据数据手册规范输入系统限制，如果声级超过定义范围，则触发电机自动切断。
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点击“保存”
结果
分析后，下方的图形结果显示，在最大油门 1500μs 和 1099.45 RPM 时，该推进系统产生的噪声为 76.18 dB。随后我们将决定这一噪声水平是否可以接受，如果不能，则可以继续测试其他动力总成组合，以实现更低的噪声水平。
将模拟传感器连接到 Flight Stand 的这一示例，突出了外部传感器在显著提升推进系统开发方面的潜力。
为什么要使用外部传感器测试推进系统
传感器数据对于做出与无人机开发相关的信息化决策至关重要。传感器提供的额外数据有助于开发更高效、更可靠、更安全的无人机。
以下是为您的测试装置添加外部传感器的几个原因：
收集更多性能数据
效率是评估无人机性能最重要的指标之一。以下是一些可帮助您实现更高效率的现成传感器：
- 气缸压力传感器：监测气缸压力变化，可帮助您微调燃油空气混合比，从而提升使用内燃机的推进系统的性能。[3]
- 热传感器：监测关键部件的温度以防止过热，降低与热相关的环境风险，并确保推进系统不会对周围环境产生不利影响。[5] 注意，Tyto Robotics 温度传感器可直接插入测力单元。
图 5：Tyto Robotics PT-100 温度传感器
提高可靠性
使用外部传感器测试性能与环境因素的关系，有助于预测无人机在真实环境条件下运行时的差异。此类传感器的示例包括：
- 湿度传感器：在不同湿度水平下进行测试，可帮助您确定如何在各种环境条件下保持稳定的推力输出。[4]
图 6： B+B Sensors HYTE-ANA-1735 标定湿度模块
- 空速传感器：测量推进系统周围的气流，可帮助您识别层流和紊流区域，从而进行设计调整以减少阻力并提高机动性。
测量噪声
您还可以使用外部传感器来降低运行风险，尤其是在农业、军事和物流等专业无人机飞行应用中。例如：
- 声学传感器：监测噪声水平，以发现过度的噪声污染和潜在的机械问题，从而帮助确保推进系统在环境可接受的噪声限制范围内运行。了解更多关于噪声与螺旋桨性能的关系。
使用外部传感器进行测试的挑战
使用外部传感器测试推进系统面临若干挑战，必须加以解决，以确保数据收集的准确性和可靠性。
- 干扰和噪声：推进系统会产生电磁干扰 (EMI) 和机械振动，可能会影响外部传感器的准确性。[6] 必须考虑稳定技术，以尽量减少这些影响并确保传感器读数可靠。
- 数据集成：集成来自多个传感器的数据可能很复杂。[6] 要确保正确解释所收集的数据，需要先进的软件算法和数据处理能力。
- 耐用性：用于推进系统测试的外部传感器必须能够承受严苛的运行条件，包括高温、振动和潜在的冲击。[1]
我们的 Flight Stand 如何解决这些问题：
- 固态系统：我们的单体式载荷传感器可减少危及数据测量准确性的振动。
- 无缝数据集成：Flight Stand 软件可精确同步数据测量，采样率最高可达 1,000 Hz，从而实现无缝数据集成。
- 自定义公式：软件支持自定义公式，以匹配任何正在测试的算法，因此您可以根据运行要求使用任何传感器。
如果您有任何其他问题，请随时在下方留言。
参考文献
[1] Balestrieri, E., Daponte, P., De Vito, L., & Lamonaca, F. (2021). Sensors and Measurements for Unmanned Systems: An Overview. Sensors (Basel, Switzerland), 21(4), 1518. https://doi.org/10.3390/s21041518
[2] Ghazali, M. H. M., & Rahiman, W. (2022). An investigation of the reliability of different types of sensors in the real-time vibration-based anomaly inspection in drones. Sensors, 22(16), 6015. https://doi.org/10.3390/s22166015
[3] Ratiu, S., Popa, G. N., & Alexa, V. (2010). Monitoring of the pressure inside the cylinder for an internal-combustion engine. ResearchGate. https://www.researchgate.net/publication/228874236_Monitoring_of_the_pressure_inside_the_cylinder_for_an_internal-combustion_engine
[4] Mikhelashvili, L., Barash, Y., Kiviniski, I., Gortinsky, L., & Neudachin, K. (2024). Formation and optical properties of LSPR-active nanowires: Role of substrate and environmental conditions. Journal of Physics: Condensed Matter, 36(10), 105703. https://doi.org/10.1088/1361-6463/ad60d8
[5] Tyto Robotics. (n.d.). How to check electric motor temperature sensor. Tyto Robotics. Retrieved August 1, 2024.
[6] Dewesoft. (n.d.). What is sensor fusion? Dewesoft Blog. Retrieved August 2, 2024, from https://dewesoft.com/blog/what-is-sensor-fusion