实验室具备较完备的现代化测试仪器，可开展二维风电叶片翼型、三维叶段及缩比风力机气动力、流场风洞实验，飞行器整机性能风洞实验，以及风力机外场试验。

主要测试设备包括： 

一、流场测量设备：

1. 粒子图像测速仪（PIV）

粒子图像测速仪（PIV）是一种用于实验室流体力学实验的先进设备，能够通过追踪流体中悬浮颗粒的运动来测量速度场。PIV使用激光照射流体中的微小颗粒，并通过高速相机捕捉图像，利用图像处理技术计算出瞬时的速度分布。该设备广泛应用于湍流、剪切流等复杂流动的研究，具有高精度和非接触测量的优点，适合流体动力学的各类实验。

 

图1.粒子图像测速仪

 

2. 激光多普勒测速仪（LDA）

激光多普勒测速仪（LDA）是一种高精度的速度测量仪器，广泛应用于实验室流体力学研究。LDA通过激光束照射流体中的颗粒，根据多普勒频移原理来测量颗粒的速度。该设备能够在不干扰流动的情况下提供精确的局部速度数据，特别适合湍流、边界层等复杂流动的研究，常用于获得实时的高分辨率速度信息。

 

图2. 激光多普勒测速仪

 

3. 热线风速仪

航华热线风速仪（CTA-04）是一种具有高精度、低温漂的科研级风速测量仪。它利用置于惠斯通电桥中的微小钨丝探头来测量风速变化，具有系统稳定、时间解析度好、高效等特点。该仪器可配合1微米-25微米直径钨丝探头测量风速变化。主要设备包含测速仪主机、自动标定器、数采系统等。

 

图3. 热线风速仪

 

4. 地面激光雷达

地基式激光雷达，专为风资源评估和气象探测设计。该设备采用激光多普勒效应，通过八光束VAD扫描技术实现对30-300米范围内12个自定义高度层的风速、风向的精准测量，采样率为1Hz。其中风速测量范围0-75m/s，精度为0.1 m/s；风向测量范围0-360º，精度为1º。地基式激光雷达具有便携性强、安装简便、数据安全等特点，适用于复杂地形和恶劣环境。设备无需塔架、易于部署，支持GPS定位和远程监控，可用于风场风能评估、风功率预测、气象探测等多个领域。

 

图4. 地面激光雷达

 

5. 三维扫描激光雷达

三维扫描激光雷达，基于光学相干多普勒频移检测原理，主要用于大气边界层的三维风场探测、湍流强度监测及气溶胶后向散射系数测量。设备支持多种扫描模式，如DBS、VAD、PPI、RHI等，探测范围可达60米至15公里，空间分辨率为15m/30m/60m/150m，水平风速测量范围≧50m/s，精度为0.2 m/s；垂直风速测量范围为-20～20m/s，精度为0.3m/s。该雷达具有优异的环境适应性，能够在高盐、高湿、强风环境下稳定运行，适用于航空气象、风力发电选址、海上气象及大气污染监测等领域。

 

图5. 三维扫描激光雷达

 

二、气动载荷测量设备：

1. 六分量测力天平

六分力天平是一种测量物体质量的高精度仪器，常用于科学实验和工业检测中。天平主体使用美国ATI公司的力学传感器，可测x、y、z三个轴的6个力学参数。测力精度可达0.5%，天平主要用于风洞转盘、风力机模型机舱底部等不同部位的力学性能测量，其量程分布主要为：x轴和y轴500N，z轴600N，转矩50N·m，不同需求的天平量程略有不同。

 

图6. 六分量测力天平

 

2. 64通道压力扫描仪

实验室共有64通道压力扫描阀2套，设备适用于二维翼型表面压强测量等高精度压强测试应用。设备支持表压测量，量程范围为±2000 Pa，通道数为64，压力测量精度可达±2 Pa，采样率高达每通道1 kHz。设备具备温度补偿功能，工作温度范围为0至50℃，并提供过压保护，确保在2倍满量程压力下运行。该设备还支持软硬件触发方式，采用TCP/IP通讯协议，适用于复杂的多台联机测试环境。通过定制化软件，可实时显示各点位的压力数值。

 

图7. 64通道压力扫描仪

 

三、应变与位移测量设备：

1. 旋转机械遥测系统

旋转机械遥测系统是一款坚固的微型动态数据采集分析系统，专为空间受限的复杂环境设计，能够测量旋转机械部件上的振动数据和应变数据。支持16通道同步采集，其中12通道为应变信号，4通道为振动信号，分别提供高达50kHz的采样率，确保精确采集机械振动与应变信号。内置128GB存储空间，支持USB 2.0与计算机通讯，支持手动触发和定时触发数据采集功能，配备锂电池保证设备不少于6小时正常运行。系统控制软件支持参数设置、数据管理和报告输出，为旋转机械的实时遥测和数据分析提供强大的支持。

 

图8. 旋转机械遥测系统

 

2. 位移应变测量系统

位移应变测量系统采用高速3D DIC（数字图像相关）技术，能够高精度测量物体表面的三维位移与应变。系统配备两台分辨率为2560×1920、采集频率2000fps的高速摄像机，结合先进的三维分析软件，支持振动分析、模态分析以及点云拼接等功能。该系统通过无频闪LED光源提供稳定的光照，并采用专业的触发采集器实现同步数据采集，能够准确获取旋转机械部件的位移和应变，适用于复杂的动态测试场景。

 

图9. 位移应变测量系统

 

四、其它设备：

1. 数据采集系统

NI数据采集系统基于PXI平台，具备强大的多功能和高精度采集能力，广泛应用于风洞实验等大规模同步数据采集场景。系统核心由4核Intel Xeon处理器控制器驱动，支持16 GB/s数据传输带宽，并配有PXIe总线机箱，支持不低于9个槽位的扩展。其多功能I/O模块提供16路模拟输入和4路模拟输出，采样率高达1.25 MS/s，精度达16位，满足高精度同步采样需求。配合LabVIEW图形化编程软件，该系统能为复杂实验提供强大的数据处理与分析支持。

 

图10. 数据采集系统

 

 

2. 三维坐标架

三位坐标架的三轴行程分别为900mm、1600mm、1500mm，能够承载piv、热线探头等设备进行流场测量，各轴能够按照程序设定的软件进行坐标的移动，重复定位精度为±0.1mm。

 

图11. 三维坐标架