数据测量中的静态与动态测试

Static vs Dynamic Testing in Data Measurement

在数据测量方面,静态测试和动态测试之间存在重要区别。

本文将介绍两者的定义及其优缺点。

我们实验室制造了静态和动态推进系统测试台,并提供用于测量无刷电机和螺旋桨性能的软件。

目录:

  1. 什么是静态和动态测试(定义)
  2. 静态与动态测试对比(信息图)
  3. 静态和动态测试的应用
  4. 我们的工具如何处理动态测试
带有软件的推力台
图 1:Flight Stand 15 kgf 推进系统测试台及其软件图形用户界面

 

1. 什么是静态和动态测试?

动态测试,又称实时测试,是指测量系统的动态特性至关重要的测试。测量值所关联的时间戳必须与电路板上采集模拟测量的时间戳完全一致。

为了使动态测试准确有效,所有连接的硬件的时间戳必须保持同步,以确保所有设备都在同一时钟下运行。

为了获得准确的结果,动态测试要求最低采样率是待测信号频率的两倍。这被称为奈奎斯特频率,是避免混叠并确保准确呈现待测信号所需的最低采样率。

静态测试是指测量值恒定或变化缓慢的测试。

进行静态测试时,要求较少:测量同步的要求不那么严格,可以使用时常数更高的滤波器,采样率也可以更低。

2. 静态与动态测试对比:

此信息图展示了不同采样频率下的各种测试类型。左侧显示静态测试(1 - 10 Hz),右侧显示不同类型的动态测试(50 - 90,000 Hz)。

动态与静态测试对比信息图
图 2:静态与动态测试采样率对比信息图

3. 静态和动态测试的应用

在数据测量和测试方面,静态和动态测试都有其用途。

如果只需对系统进行大致了解,静态测试通常足以表征电推进系统。 

通过静态测试,您可以很好地了解系统在多个层面(电机、螺旋桨、整体)的效率,并能准确预测飞行性能。

动态测试在以下四个主要情况下非常重要:

  1. 表征电机和螺旋桨的动态响应,用于仿真。
  2. 在竞争激烈的行业中,即使是微小的性能提升也能为您带来优势。
  3. 在安全是首要考量,且精确表征系统极限至关重要时。
  4. 在需要更深入了解系统组成要素的研究和开发项目中,例如螺旋桨振动特性以及精确的电流和电压曲线。

在数据测量方面,您应该选择静态还是动态测试,很大程度上取决于您的需求和应用。

4. 我们的工具如何处理动态测试

我们的推进系统测试工具有许多应用,有些适用于静态测试,而另一些则需要动态测试。

我们的两套测量系统(静态和动态)都包括一个测力单元、一个电气测量单元,以及一个通过 USB 连接到计算机和软件的同步集线器。 

该系统在处理静态和动态测试时,有几个关键区别。

为了确保能够进行动态测试,我们首先将“Pro”测试台设计为 1,000 Hz 的采样率。 

该采样率必须由测力单元(图 3)、电气测量单元、同步集线器和软件共同支持。

推力台测量单元
图 3:Flight Stand 150 Pro 的测力单元

 

为了确保四个组件正确同步,我们设计了专门的算法和同步硬件,使所有组件都在同一时钟下运行。 

这反过来避免了可能导致计时误差的 USB 延迟和 IO 处理延迟。

结论

总之,静态和动态测试在数据测量中都发挥着作用。

您选择的方法取决于您的应用和数据需求。

如果您正在寻找用于表征电机和螺旋桨的静态或动态测试台,请查看我们的 Flight Stand 15/50。