风扇作为散热模块的核心组件，其设计却尚未形成统一标准。若能对风扇性能进行量化分析，研发人员可依托测试数据优化设计方案，大幅缩短开发周期并降低研发成本。风洞测试是实现风扇性能量化的关键技术手段 —— 通过绘制压力 - 流量（P-Q）曲线与系统阻力曲线（SRC），两曲线的交点即为匹配系统阻力的最佳工作点。因此，需对风扇及散热通风口开展风洞测试，为风扇叶片设计改进与通风口结构优化提供精准的数据支撑。
基于 CompactRIO 的可编程自动化控制器（PAC）平台，结合 LabVIEW 软件的强大功能，打造出性能更优、实用性更强的风洞测试系统。
风洞测试系统组成
风洞测试系统是测量 P-Q 曲线与 SRC 曲线的核心设备，主要由以下子系统构成，各子系统协同工作确保测试精度与稳定性：
风洞本体：承担气流稳定与环境控制功能，为风扇性能测试构建均匀、稳定的气流场，消除气流扰动对测试结果的干扰，保障测试环境符合标准要求。
测量系统：同步采集多维度参数，包括环境温度、湿度、大气压，以及风洞腔体内的温度与压力，为后续流体力学参数计算提供完整、准确的基础数据。
喷雾喷嘴切换系统：通过精准选择适配的喷嘴型号，避免气流速度过低的问题，确保不同测试场景下气流速度始终处于有效测量范围，满足多样化测试需求。
流量控制系统：实时调节系统压力与气流流量，动态维持两者稳定状态，为风扇性能测试提供恒定、可靠的气流条件，避免因气流波动影响测试结果。
流体力学参数计算与处理系统：结合测量系统采集的环境参数，完成流体力学参数的精准计算，进而生成 P-Q 曲线与 SRC 曲线，为风扇性能评估提供核心分析依据。
人机交互界面：作为用户与系统的交互核心，支持测试参数设置、测试过程实时监控、历史数据查询等功能，简化操作流程，提升系统易用性。
应用解决方案
针对传统系统的缺陷，新系统在硬件选型上进行全面优化，核心硬件及选型逻辑如下：
NI 9201 C 系列模拟输入模块：具备 500kS/s 的高测量速度，可实时采集压力、温度等参数，确保测量值精准反映系统实时状态；同时集成 8 个独立通道，无需额外添加模块即可完成压力与温度的同步测量，简化硬件架构，降低设备集成复杂度。
NI CompactRIO 现场可编程门阵列（FPGA）平台：作为系统核心控制单元，集成 FPGA 与实时控制器，既能实现高速信号处理，又能保障稳定的实时控制能力；相较于传统 IPC+PLC 架构，体积大幅缩小，集成度显著提升，可有效简化系统布线。
NI 9263 C 系列模拟输出模块：传统系统通过电压指令控制变频器调节风机排气量，控制精度有限。该模块具备 16 位分辨率与 100kS/s 的电压控制速度，可输出更精准的电压指令，显著提升流量控制精度，确保气流参数稳定。
NI 9411 与 NI 9477 C 系列数字 I/O 模块：负责控制系统内所有开关设备与数字检测器，响应速度快、控制逻辑清晰，可精准实现喷雾喷嘴切换、安全装置触发等功能，保障各子系统协同运行。
软件设计
软件是系统功能实现的核心，需满足精准测量、实时控制、便捷操作等需求，具体设计如下：
核心功能需求：需实现多部件同步控制、连续高速测量与信号处理；对风机进行不间断闭环控制，维持系统压力与温度稳定（固定转速测量时需对风扇执行闭环控制）；实时检测安全装置异常状态；支持多线程运行，确保各子系统独立工作且同步通信。
软件选型与优势：选用基于数据流的 NI LabVIEW 软件，其核心优势体现在三方面：一是原生支持多线程，无需额外编写复杂线程控制代码，即可实现各子系统同步运行，避免传统系统协同死锁问题；二是深度集成 FPGA 与实时控制功能，可直接对 CompactRIO 的 FPGA 进行编程，轻松满足系统高速信号处理与实时控制需求；三是操作门槛低，图形化编程界面直观易懂，便于后期维护与功能扩展。
系统框架搭建：基于 LabVIEW，结合 LabVIEW FPGA 模块与 LabVIEW Real-Time 模块搭建系统框架（运行于 PC 端）。借助 CompactRIO 模块上 FPGA 与其他硬件模块的无缝集成，通过 LabVIEW FPGA 直接实现高速数字信号处理，获取稳定的压力与流量数据；利用 LabVIEW Real-Time 保障实时控制性能 ——CompactRIO 实时控制器将每次测量的压力值实时反馈至系统，通过风机精准调节压力至目标范围，彻底消除传统系统的控制延迟，解决控制不稳定问题。
喷嘴切换决策
喷嘴切换的时机选择依赖精准的系统决策，若决策机制设计不当，易出现系统无预警超时、测量时间不可控、喷嘴反复切换、数据不一致、测试效率低下等问题。不同尺寸的喷嘴对应不同的测量动态范围，其切换精度直接影响测试结果准确性，因此切换时需重点判断三个条件：系统静 / 动压是否处于极限压力范围内、风机输出是否超出限定范围、系统流速是否低于测量下限。
优化方案中，将喷嘴切换逻辑与流量控制线程深度结合，利用 CompactRIO 实时控制器进行实时决策，快速响应参数变化，确保喷嘴在最佳时机切换，彻底解决传统系统喷嘴切换混乱的问题。
