无人机风墙测试系统实验室的专业设备需围绕 “风场精准模拟、无人机状态监测、数据精准采集、环境参数控制” 四大核心功能配置，同时满足 CNAS 对设备溯源性、精度及稳定性的要求。以下按功能模块分类详述，涵盖核心设备、辅助设备及配套系统：

一、核心风墙系统：风场模拟的 “心脏”

风墙系统是实验室的核心设备，需能生成稳定、可控的多种风场（持续风、阵风、切变风等），其性能直接决定测试数据的有效性。

1. 风机矩阵模块

功能：通过多组独立风机的协同控制，生成不同风速、风向、湍流度的风场。

技术参数：

风机数量：根据测试范围配置（基础型 16-48 组，高端型 48-128 组），单风机功率 0.5-2kW；

风速范围：0-16m/s（覆盖 0-7 级风，可扩展至 20m/s 用于极端测试）；

风向调节：支持 0-360° 水平旋转（通过风机矩阵角度联动）、0-90° 垂直倾斜（模拟起降阶段气流）；

湍流度控制：通过风机启停时序控制，可生成 5%-20% 湍流度（满足 GB/T 38930-2020 对不同场景的湍流要求）。

典型设备：Windshaper 模块化风墙（进口，支持复杂风廓线编程）、国产航天院协同风机矩阵（成本低，适合标准风场）。

由Delta德尔塔仪器联合电子科技大学（深圳）高等研究院——深思实验室团队、工信部电子五所赛宝低空通航实验室研发制造的无人机抗风试验风墙\可移动风场模拟装置\风墙装置，正成为解决无人机行业抗风性能测试难题的突破性技术。

无人机风墙测试系统\无人机抗风试验风墙\可移动风场模拟装置\风墙装置

2. 风场调节组件

气流均化装置：出风口加装蜂窝状整流格栅（孔径 5-10mm），降低气流湍流，确保测试区风速均匀性误差≤±5%（CNAS 要求的核心指标）。

风速衰减区：测试区后方设置 5-8m 长的消声衰减段，避免气流反射干扰风场稳定性。

滤风系统：配备高效空气过滤器（HEPA 级），去除气流中的颗粒物（≥0.3μm 过滤效率 99.97%），防止杂质损伤无人机传感器。

二、无人机测试辅助设备：确保测试安全与可控

需实现无人机姿态固定、飞行状态控制及应急保护，避免测试过程中设备失控。

1. 无人机固定 / 约束装置

多自由度测试台：用于小型无人机（≤20kg），支持 360° 旋转、±30° 倾斜，模拟飞行姿态，同时通过力传感器测量风载荷（精度 ±0.1N）。

系留牵引系统：用于中大型无人机（20-150kg），通过高强度凯夫拉绳（断裂强度≥500kg）约束无人机，绳端配备拉力传感器（采样频率 1kHz），监测瞬时过载。

空域虚拟边界系统：基于 UWB 定位技术（定位精度 ±10cm），设定测试区三维边界，无人机接近边界时自动触发预警（声光报警）或强制悬停。

2. 飞控联动系统

数据接口模块：通过 CAN 总线或无线数传（2.4GHz/5.8GHz）与无人机飞控系统（如 PX4、大疆 N3）实时通信，同步获取电机转速、电池电压、姿态角（俯仰 / 横滚 / 航向）等参数。

应急动力切断装置：与风墙急停系统联动，触发时 1 秒内切断无人机动力电源，适用于失控等紧急场景。

三、测量与数据采集系统：CNAS 合规的 “核心证据链”

需满足 “高精度、高同步性、可溯源” 要求，确保测试数据的准确性与可追溯性。

1. 风速风向测量设备

超声波风速仪：测试区均匀布置 3-5 台（如德国 Gill WindSonic），测量范围 0-45m/s，精度 ±0.1m/s，采样频率≥100Hz，数据实时传输至控制系统（需经法定计量机构校准，校准周期 12 个月）。

热线风速仪：用于局部湍流测量（如无人机旋翼附近），分辨率 0.01m/s，响应时间≤1ms，适合分析气流与旋翼的相互作用。

激光多普勒测速仪（LDV）：高端实验室配置，非接触测量流场速度（精度 ±0.5%），用于复杂风场（如切变风、阵风）的流场可视化分析。

2. 无人机状态监测设备

六轴运动传感器：安装于无人机重心处，测量加速度（±16g）、角速度（±2000°/s），采样频率 2kHz，记录风场作用下的姿态波动。

红外位置追踪系统：如 OptiTrack 动作捕捉系统，通过 6-8 台红外摄像机（帧率 120fps），实时定位无人机三维坐标（精度 ±0.5mm），计算悬停偏移量（GB/T 38930-2020 核心测试指标）。

电机性能测试仪：如 Tyto RC Benchmark 1580，同步测量电机转速（精度 ±1RPM）、电流（±0.1A）、电压（±0.01V），分析风场载荷对动力系统的影响。

3. 数据记录与分析系统

同步采集终端：配备 16 通道数据采集卡（如 NI PXIe-6368），同步接收风速、无人机姿态、电机参数等信号（时间同步误差≤1ms）。

分析软件：定制开发测试专用软件（如基于 LabVIEW），支持实时绘图（风速 - 姿态关联曲线）、数据导出（符合 CNAS 对原始记录的格式要求）、自动生成测试报告（含风场参数、无人机性能指标）。

四、环境模拟设备：拓展测试场景的 “延伸臂”

满足不同环境下的抗风性能测试需求（如潮湿、低温、高海拔），覆盖 GB/T 38930-2020 的扩展要求。

1. 气象环境模拟装置

造雨系统：测试区顶部安装旋转喷头，降雨量可调节（1-100mm/h），模拟小雨至暴雨环境，配合风墙验证无人机在潮湿条件下的抗风性。

大雾发生器：通过超声波雾化产生雾气（能见度 50-500m 可调），测试无人机视觉传感器（如摄像头、激光雷达）在低能见度 + 风场下的稳定性。

2. 温湿度控制系统

恒温恒湿机组：控制测试区温度（-10℃~40℃，精度 ±1℃）、相对湿度（20%~90%，精度 ±5%），满足高湿（如沿海）、低温（如北方冬季）环境的抗风测试。

3. 低气压模拟舱（可选）

用于高原场景测试，舱内气压可调节（50kPa~101kPa，对应 0-5000 米海拔），配合风墙系统验证无人机在低气压 + 强风下的动力衰减特性。

五、安全与校准设备：CNAS 合规的 “基础保障”

1. 安全防护专用设备

防爆隔离舱：用于锂电池充电与存储（防火等级 IP65，容积≥0.5m³），内置温度报警（≥60℃触发）。

风墙急停控制台：集成手动急停按钮、红外对射报警（无人机越界触发）、风场异常自动停机功能，响应时间≤0.5 秒。

2. 计量校准设备

标准风速发生器：如 FLUKE 9100 系列，生成 0-30m/s 标准风速（不确定度≤0.5%），用于校准实验室的超声波风速仪（每年 1 次，满足 CNAS 溯源要求）。

力值校准装置：如拉力试验机（精度 ±0.1% FS），用于校准系留系统的拉力传感器、测试台的力传感器。

设备配置原则

核心优先：风墙系统与测量设备需满足最高精度要求（如风速均匀性、数据同步性），直接影响 CNAS 认可结果；

溯源性：所有计量设备（风速仪、传感器等）必须经法定计量机构校准，保留校准证书与溯源链；

扩展性：初期可配置基础风场 + 标准测量系统，后期逐步添加雨雾、低气压等模块，降低初期投入；

安全联动：设备需与安全系统（急停、防护网）联动，如风速仪异常时自动降速，无人机越界时立即停机。