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产品中心热销产品地下水位水质在线监测监控系统冲压空气涡轮桨距角非接触光学测量系统
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更新时间：2026-08-28
厂商性质：代理商
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冲压空气涡轮（RAT）
桨距角非接触光学测量系统
技术方案及配置报价
项目对象 | 气源装置 / 风洞工况下冲压空气涡轮叶片桨距角测量 |
测量内容 | 仅桨距角（整距角）。不测量形变、应变、裂纹 |
转速 / 角度 / 精度 | 0～8000 r/min ； 0～50° ； ±1.5° |
合规要求 | 全国产 + 安可（CPU / 操作系统 / 数据库） |
操作系统 | 银河麒麟桌面 V10 SP1 |
文件版本 | V2.0 | 2026年8月23日 |
销售 |
|
一、冲压空气涡轮桨距角非接触光学测量系统编制依据与需求边界
本文件依据以下材料编制，并覆盖客户最终确认的三点硬性要求及《风洞桨距角测量系统技术评审》会议待办：
需求边界：
类别 | 本项目方案 | 明确不做 |
测量对象 | 稳态转速下叶片桨距角（整距角）实时解算与存储 | 全场应变、形变云图、裂纹、振动模态、背景纹影 |
表面处理 | 弦向粘贴 3 个反光标记点，试验后清洗 | 喷涂散斑、环氧树脂漆、任何改变气动外形的涂层 |
光学手段 | 高速可见光双目 + 标记点三维追踪 | 红外测温、DIC 全场相关作为验收项 |
计算环境 | 海光 C86 工作站 + 银河麒麟 V10 SP1 + 达梦 DM8 | 联想拯救者等消费级 Windows 游戏本、加授权 |
电源与辅件 | 国产 UPS 及国产相机/镜头/光源/支架 | 施耐德等进口品牌 UPS 及非国产关键件 |
二、技术指标响应
招标/客户要求 | 本方案响应 | 偏离 |
涡轮转动时叶片实时偏转角可测（稳态转速下桨距角） | 双目高速摄像 + 弦向三点标记追踪，解算弦线与旋转平面夹角，主控实时显示 | 符合 |
转速范围 0～8000 r/min | 满幅≥15000 fps 国产高速相机；支持编码器/TTL 相位锁定与连续高速两种采集 | 符合 |
调桨角度 0～50° | 镜头与相机位姿按 3.5 m 安全距离覆盖 0～50° 全角度，标记点不出框 | 符合 |
测量精度 ±1.5° | 静态标定 + 刚体位移剔除 + 多点拟合；提供可调桨模拟件检定，历史验证最大误差 1.1° | 符合 |
非接触光学测量 | 不接触叶片、不改造涡轮头、不喷漆 | 符合 |
设备全国产且安可 | CPU/OS/数据库均选自中国信息安全测评中心、国家保密科技测评中心公告名录 | 符合 |
软件在银河麒麟稳定运行 | 桨距角软件以麒麟原生方式交付，不依赖 | 符合 |
三、冲压空气涡轮桨距角非接触光学测量系统测量原理
桨距角定义为叶片尖弦线与叶片旋转平面之间的夹角。冲压空气涡轮在自转的同时，叶片绕自身变桨轴调桨，形成“轮毂自转 + 叶片变桨"的复合运动。本方案不走全场 DIC 应变路径，只把叶片当作刚体姿态目标：用双目立体视觉重建弦向上 3 个标记点的三维坐标，拟合弦线，再对旋转平面求夹角。
图1 涡轮部件叶片桨距角 θ 定义
3.1 为什么不用散斑 DIC
客户模型不允许喷涂散斑或环氧树脂漆；本项目也不关注形变。全场 DIC 需要高对比随机纹理，与现场约束冲突，且会引入与验收无关的应变计算。改为沿弦长方向粘贴 3 个厚度＜0.2 mm 的高反光标记点：根部靠近变桨轴、弦向中点、靠近前缘/尖部。三点确定弦线，抗单点遮挡，计算量远小于全场相关，便于在 8000 r/min 下实时输出唯需要的桨距角。
图2 弦向三点标记布设（替代喷斑）
3.2 解算流程
（1）静态建标：涡轮静止时完成双相机标定，建立世界坐标系，用标定板/标尺确定旋转平面与旋转轴方向；记录 0° 基准桨距角。（2）动态实测：涡轮达到指定稳态转速后，两台高速相机同步曝光，重建 P1、P2、P3 三维坐标。（3）刚体修正：若轮毂/承重台设置参考点，剔除风洞振动带来的整体刚体位移，只保留叶片相对轮毂的变桨运动。（4）角度解算：由三点拟合弦线向量，计算其与旋转平面法向的夹角，输出桨距角时间序列。（5）结果发布：软件界面显示数值与曲线；经 TCP/IP 向主控推送；写入达梦数据库并以 CSV 归档。
图3 软件只输出桨距角，不输出应变云图
四、8000 r/min 高速采集匹配
8000 r/min = 133.3 r/s，每转 7.5 ms。会议要求相邻图像像素位移不超过约 5 像素。本方案改用国产高速相机，满幅分辨率≥1280×1024、满幅帧率≥15000 fps，全局快门，最小曝光可达微秒/百纳秒级，TTL 同步。
工况 | 采集策略 | 说明 |
0～低转速 / 调姿 | 连续采集，降低分辨率或抽帧 | 建立基准、检查标记点可见性 |
稳态转速（含 8000 r/min） | 满幅高速短时记录，或编码器相位锁定拍同一相位 | 保证叶片过视场时不拖影、不丢点 |
精度检定 | 模拟件固定转速、固定桨距角 | 与机械设定真值比对，验收 ±1.5° |
存储说明：15000 fps、1280×1024 的原始码流约为 18 GB/s，由相机机内高速 RAM（典型 96 GB 量级）短时缓存后导出 TIFF，单次有效记录约数秒量级，而不是无限连续写盘。分析后的桨距角数值、CSV 与抽帧视频长期保存；无效圈次由软件剔除，避免 TB 级垃圾数据占满安可主机。满足“原始 TIFF + 分析后 CSV/视频 + 压缩/筛选"要求。
图4 气源装置驻室布置示意（测距按 3.5 m 安全半径设计）
五、系统组成与现场防护
系统由双目高速相机、防震刚性横梁、可快拆防油防护罩、反光标记点套件、标定板、模拟试验件、安可计算机（含采集/解算软件）、国产 UPS 及同步光源组成。相机安装在气源装置驻室内安全区域，对准叶片侧向，全程非接触。
图5 系统组成（硬件采集 → 安可计算机 → 桨距角）
5.1 风洞特殊工况
问题 | 对策 |
模型不可喷漆 | 只粘贴 3 个反光点；专用清洗剂清除；碳纤维硬质表面承诺无损伤，橡胶表面另行评估附着 |
液压油泄漏 | 相机加装类似监控护罩的防油外壳，污染后更换罩体备件，不拆相机本体 |
驻室振动 | 防震刚性横梁；软件“去除刚体位移"；参考点可设在承重台 |
杂光 / 气流 | 偏振片 + 带通滤波 + 国产高亮无频闪光源；防护罩防尘防气流 |
3.5 m 安全距离 | 镜头焦距与基线按 3.5 m 物距、0～50° 叶片包络设计 |
图6 精度检定用模拟试验件（调节旋钮带刻度，锁紧销钉固定桨距）
模拟试验件可在 0～8000 r/min 固定转速、固定桨距角运行，桨距调节精度 ±0.5°，调节到位后销钉锁死，作为系统准确度评价的参照标准。此为招标明确要求，由承制单位设计制造。
六、安可合规方案
用户要求：计算机 CPU、操作系统、数据库选自国家保密科技测评中心或中国信息安全测评中心发布的安全可靠测评结果公告。本项目操作系统为银河麒麟，软件在该系统上稳定运行。安可计算机套件（CPU 工作站海光 + 银河麒麟正版 + 达梦数据库）
图7 安可计算环境三层架构
6.1 国产 CPU
高速双相机采集与实时解算需要 x86 生态的相机 Linux/麒麟驱动，本方案主机 CPU 海光 C86 系列工作站处理器。该系列已列入中国信息安全测评中心安全可靠测评结果公告：
· 海光 2 号 C86 3230/3250/3280/5280/7250/7260/7280/7285：2023 年第 1 号，I 级；
· 海光处理器 C86-4G：2024 年第 1 号，II 级（优先选用更高代次）。
兆芯处理器（如 KH-40000、KX-U6980S 等）同属公告名录，可作为备选。海思麒麟 9000X 虽在 2025 年第 3 号评为 II 级，属移动/轻薄终端定位，不适合作为 15000 fps 双机采集与 8 TB 存储主机，故不作为本项目采集工作站。
图8 CPU 名录截图（2023年第1号，红框：海光2号 C86）
来源：中国信息安全测评中心《安全可靠测评结果公告（2023年第1号）》附表一。
图9 同期名录中的海思麒麟9000X（II级）— 仅说明名录有效，不作为本项目采集主机
6.2 国产操作系统（银河麒麟）
预装银河麒麟桌面操作系统 V10 SP1（内核版本 5.10），列入《安全可靠测评结果公告（2025年第1号）》桌面操作系统，I 级。该版本与客户现有麒麟环境一致，便于账户策略、审计与系统管理统一。相机驱动与桨距角软件按该版本做适配测试并出具运行说明。若后续现场统一升级到银河麒麟桌面 V11（2025年第3号，I 级），需单独适配。
图10 操作系统名录截图（2025年第1号，红框：银河麒麟桌面 V10 SP1，内核 5.10）
来源：中国信息安全测评中心《安全可靠测评结果公告（2025年第1号）》附表二。
6.3 国产数据库
试验任务、设备状态、桨距角结果表与导出记录使用达梦数据库管理系统 V8.4，列入《安全可靠测评结果公告（2023年第1号）》集中式数据库，I 级。不在安可主机上部署 SQL Server / MySQL 社区版作为正式库。
图11 数据库名录摘录（2023年第1号，红框：达梦 V8.4）
6.4 软件授权（禁止）
安可现场禁止插入 U 盘/。本项目软件授权改为 License 与指定主机硬件指纹绑定（CPU/主板/MAC 等组合），一台安可工作站对应一套授权，不附带 USB 。
6.5 软件如何在银河麒麟上稳定运行
客户要求采集软件可经 Wine 兼容层运行。Wine 不能作为军工安可验收口径。本项目合同范围内的桨距角采集、解算、显示、存储、TCP 推送，按银河麒麟原生程序交付（C/C++），使用国产高速相机 Linux/麒麟 SDK 与万兆网口。不把完整 Windows 版 DIC 应变软件塞进 Wine 充当交付物。若用户后续需要额外的离线分析工具，可另议，不纳入本次桨距角系统验收。
七、软件与系统集成
模块 | 能力 |
采集控制 | 分辨率/帧率/曝光可调；连续、外部 TTL、编码器相位锁定；双相机硬件同步 |
标记点追踪 | 反光点自动识别；三点弦线拟合；丢点报警；运动丢失后自动重捕获 |
桨距角解算 | 静态基准 + 动态夹角；刚体位移剔除；输出唯物理量：桨距角（°） |
无效数据自动剔除（定制） | 标记点丢失、相位错误、过曝/欠曝、点间距突变的圈次自动标记并剔除，减少人工筛 TIFF |
实时通信 | TCP/IP 推送实时桨距角；提供 C++ 接口；支持主控读取 CSV |
存储 | 原始 TIFF（可选抽帧）；结果写入达梦；CSV / 曲线图 / 短视频导出 |
国产化运行 | 银河麒麟 V10 SP1 原生；License 绑定主机；无 |
图12 光学标定板（圆点矩阵，用于双目标定与坐标系统一）
八、精度验证
已完成基于模拟叶片与高精度机械臂的原理验证：13 组往返角度（−30°～30°），最大测量误差 1.1°，满足 ±1.5°；角度覆盖满足 0～50° 包络。现场验收以合同模拟件在固定转速、固定桨距角下的比对为准。
实验编号 | 真值 | 测量值 | 误差 |
1 | 0° | 0° | 0° |
2 | −10° | −9.88° | 0.12° |
3 | −20° | −19.94° | 0.06° |
4 | −30° | −29.87° | 0.13° |
5 | −20° | −20.08° | 0.08° |
6 | −10° | −9.88° | 0.12° |
7 | 0° | 0.2° | 0.2° |
8 | 10° | 9.98° | 0.02° |
9 | 20° | 19.69° | 0.31° |
10 | 30° | 28.9° | 1.1° |
11 | 20° | 19.8° | 0.2° |
12 | 10° | 10.28° | 0.28° |
13 | 0° | 0.39° | 0.39° |
表 原理验证试验误差（最大 1.1°）
图13 模拟叶片与光学测量原理验证现场
九、配置清单
序号 | 名称 | 规格与说明 | 数量 |
1 | 国产高速摄像机 | ≥1280×1024，满幅≥15000 fps，全局快门，万兆网，TTL 同步； | 2 台 |
2 | 低畸变工业镜头 | 适配 3.5 m 物距与 0～50° 包络，光圈可锁 | 2 只 |
3 | 同步触发单元 | 双相机/光源/外部编码器 TTL；采样与原触发盒同等工业级 | 1 套 |
4 | 高亮无频闪光源及偏振/滤波 | 国产 LED；相机与光源偏振片、带通滤波 | 1 套 |
5 | 防震刚性横梁及安装件 | 基线可调，锁定，抗驻室振动 | 1 套 |
6 | 相机防油防护罩（含备件） | 可快拆，液压油污染后更换罩体 | 2 套+备件 |
7 | 反光标记点及清洗套件 | 厚度＜0.2 mm；弦向 3 点； | 1 套 |
8 | 高精度标定板套件 | 圆点矩阵陶瓷/复合材料标定板及支架 | 1 套 |
9 | 模拟试验件 | 0～8000 r/min，桨距可调锁定，调节精度 ±0.5° | 1 套 |
10 | 安可图像工作站 | 海光 C86，内存≥16 GB，国产 SSD≥8 TB，千兆/万兆网口，USB3.0≥4；双 27 英寸国产 2K 显示器+悬臂 | 1 套 |
11 | 银河麒麟桌面 V10 SP1 | 正版授权，内核 5.10，安可 I 级 | 1 套 |
12 | 达梦数据库 DM8 | 标准版，安可 I 级 | 1 套 |
13 | 国产 UPS | 替换会议指出的施耐德等进口 UPS | 1 台 |
14 | 桨距角测量软件 | 麒麟原生；License 绑定主机；无；仅桨距角 | 1 套 |
15 | 定制开发 | 无效数据自动剔除；TCP/IP 实时桨距角与 CSV 接口 | 1 项 |
16 | 安装调试培训 | 现场安装、标定、操作培训、维护手册 | 1 项 |
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