隨著我們?cè)诟鞣N應(yīng)用中收集、分析和實(shí)施信息的方式不斷改進(jìn)，技術(shù)也在不斷發(fā)展。例如，垂直起降飛機(jī)（-VTOL）可以垂直起飛、懸停和著陸。設(shè)計(jì)新型 VTOL 飛機(jī)（例如足以載客的全電動(dòng) eVTOL）需要在各種環(huán)境中收集大量數(shù)據(jù)并進(jìn)行精確測(cè)量。傳感器對(duì)于捕捉這些關(guān)鍵測(cè)量數(shù)據(jù)至關(guān)重要，而對(duì)于一家正在制造可拯救生命的 eVTOL 的公司來(lái)說(shuō)，MicroStrain 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)幫助其實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。
Beta Technologies 公司創(chuàng)建的 eVTOL 原型設(shè)計(jì)用于運(yùn)送人體器官，以進(jìn)行關(guān)鍵的移植手術(shù)。Beta Technologies 是一家位于佛蒙特州伯靈頓的創(chuàng)新型初創(chuàng)企業(yè)，是開發(fā) eVTOL 技術(shù)的領(lǐng)先企業(yè)之一。
為了建立一個(gè)成功的原型，Beta 一直在尋找一種能夠監(jiān)測(cè)多種條件的傳感器系統(tǒng)：溫度、振動(dòng)和應(yīng)變。這對(duì)于組件臺(tái)架測(cè)試和飛行分析非常必要。此外，還需要一個(gè)慣性測(cè)量單元來(lái)精確監(jiān)控俯仰、滾動(dòng)、角速率、位置和速度測(cè)量。Parker LORD MicroStrain? 傳感器在直升機(jī)、固定翼飛機(jī)和無(wú)人機(jī)的飛行測(cè)試中有著良好的記錄，因此非常適合 Beta 的認(rèn)證。
貝塔公司的原型設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)一次充電可使重達(dá) 4000 磅的飛機(jī)飛行 150 英里。它的設(shè)計(jì)理念是可駕駛、盡可能輕、可儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)換能量。它的翼展為 35 英尺，配備 8 個(gè) 75 千瓦的發(fā)動(dòng)機(jī)，用于起飛和著陸。為了實(shí)現(xiàn)飛行，在升空和垂直起飛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)四個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的螺旋槳旋轉(zhuǎn)。達(dá)到適當(dāng)高度后，螺旋槳傾斜，飛機(jī)轉(zhuǎn)入常規(guī)飛行模式。所有這些都由兩個(gè) 124 千瓦時(shí)的鋰離子電池組提供動(dòng)力。在美國(guó)聯(lián)邦航空局批準(zhǔn)的 180 多次試飛中，原型機(jī)的最高速度達(dá)到 72 節(jié)，最大飛行高度為 100 英尺。
為了應(yīng)對(duì)原型機(jī)數(shù)據(jù)監(jiān)控方面的挑戰(zhàn)，MicroStrain 傳感器被應(yīng)用于整個(gè)原型機(jī)。采用的主要傳感器包括 G-Link-200 是一種堅(jiān)固耐用的 IP-67 無(wú)線加速度計(jì)；V-Link-200 是一種 8 通道模擬輸入節(jié)點(diǎn)；TC-Link-200 是一種 12 通道無(wú)線熱電偶節(jié)點(diǎn)；WSDA-2000 無(wú)線網(wǎng)關(guān)；3DM-GX5 是一種輕型、高度復(fù)雜的 GNSS/INS 輔助 AHRS。
為了監(jiān)測(cè)原型機(jī)的飛行控制和飛行特性，MicroStrain 提供了三個(gè) GX5-25 慣性傳感器，用于獲取俯仰、滾轉(zhuǎn)和角速度值。三個(gè)傳感器的使用為飛行控制回路提供了必要的冗余。傳感器數(shù)據(jù)輸入飛行計(jì)算機(jī)，然后由計(jì)算機(jī)控制八個(gè)螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)。監(jiān)測(cè)僅在懸停模式下進(jìn)行。這些數(shù)據(jù)以及慣性傳感器的其他輸出（如位置和速度）也會(huì)記錄到 SD 卡和機(jī)載計(jì)算機(jī)中。飛機(jī)的黑匣子飛行指標(biāo)也會(huì)被記錄下來(lái)。
MicroStrain 的傳感器還用于測(cè)量試驗(yàn)臺(tái)上的螺旋槳推力、振動(dòng)、應(yīng)變和負(fù)載特性。為此，在螺旋槳支架上安裝了一個(gè)稱重傳感器，以測(cè)量螺旋槳速度范圍內(nèi)的向上提升載荷，并在螺旋槳支架上安裝了兩個(gè)加速度計(jì)，以測(cè)量振動(dòng)。這使 Beta 能夠了解使用不同螺旋槳設(shè)計(jì)的螺旋槳在不同速度下的平衡特性。
為了測(cè)量轉(zhuǎn)速，使用了轉(zhuǎn)速計(jì)。這也使他們能夠使用振動(dòng)傳感器生成同步 FFT 圖，因?yàn)榧铀俣扔?jì)信號(hào)可以與螺旋槳葉片的相位相關(guān)聯(lián)。
為了幫助 Beta 測(cè)量離心載荷和彎曲產(chǎn)生的應(yīng)變，在轉(zhuǎn)速高達(dá) 1200 RPM 和載荷為 10k - 20k 磅的情況下，在螺旋槳葉片的上下表面安裝了十個(gè)或更多應(yīng)變計(jì)。MicroStrain 的 V-Link-200 用于在同步采樣模式下以高采樣率進(jìn)行測(cè)量。
為了測(cè)試機(jī)身的靜載荷，在機(jī)身結(jié)構(gòu)上安裝了應(yīng)變計(jì)。液壓泵引用在線稱重傳感器對(duì)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行加載。應(yīng)變計(jì)和稱重傳感器
使用 MicroStrain 的 V-Link-200 以低采樣率進(jìn)行測(cè)量。
在 Beta 原型機(jī)的設(shè)計(jì)中，總重量達(dá) 1500 磅的圓柱形鋰離子電池在整個(gè)飛機(jī)上分為六組。由于鋰離子電池存在熱失控風(fēng)險(xiǎn)，在溫度達(dá)到 70°C 左右時(shí)就會(huì)引發(fā)火災(zāi)，因此對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控非常重要。貝塔公司通過(guò)將溫度探針插入電池組組件來(lái)監(jiān)測(cè)電池溫度。這是在持續(xù)懸停功率達(dá)到約 500 千瓦的峰值之前和期間進(jìn)行的。為了實(shí)時(shí)監(jiān)控和傳輸傳感器數(shù)據(jù)，使用了兩個(gè) MicroStrain TC-Link-200 節(jié)點(diǎn)。
為了監(jiān)測(cè)空氣動(dòng)力引起的振動(dòng)并檢測(cè)共振頻率，我們使用了 MicroStrain 的 G-Link-200 無(wú)線加速度計(jì)，并采用了較高的采樣率。
MicroStrain 傳感器組合為 Beta 的原型飛機(jī)提供了關(guān)鍵的測(cè)試和測(cè)量設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。事實(shí)證明，對(duì)飛機(jī)進(jìn)行充分監(jiān)測(cè)面臨許多挑戰(zhàn)，包括附近的其他高功率射頻設(shè)備以及難以監(jiān)測(cè)旋轉(zhuǎn)部件等位置。盡管如此，MicroStrain 傳感器還是為 Beta 提供了繼續(xù)改進(jìn)原型機(jī)所需的反饋。
