y19_1飞机飞行试验数据采集系统

1飞机飞行试验数据采集系统Y19朱宝荣赵华尚山航天工业总公司七四所北京100076文摘简要介绍Y191飞机飞行试验数据采集系统的组成和工作原理。着重阐述固态记录可编程采集编码器的特点。主题词数据采集固态记录器飞行试验系统组成及工作原理11飞机飞行试验数据采集系统是航天工业总公司704所受某航空工业集团试飞站Y19委托而研制的。它采用容量为256MB的固态存贮卡为飞行试验采集数据的存贮设备。在一架次飞行试验后,在短时间内更换固态存贮卡就可继续进行飞行试验。系统由机载设备、飞行前外场地面检查测试仪、地面数据处理站组成。机载设备由无人工干预固态记录可编程采集编码器和飞行动作控制盒组成。地面检查测试仪由笔记本电脑及其扩展箱和固态存贮器写读擦扩展板及多种软件组成。地面数据处理站由台式电脑和固态存贮器写读擦扩展板及多种数据处理支持软件组成。Y191系统框图示于图1。设图图11系统框图Y19收稿日期1999206206收修改稿日期1999208213台式电脑飞行试验数据处理站接口软件,预处理软件,二次接口软件固态存储卡读写擦扩展卡其扩展箱改采集和加载软件,标定软件外场地面检查测试仪通讯软件,系统自测软件,修笔记本电脑及固态存储卡读写擦扩展卡信关集1卡固态记录采集编码器飞行动作控制盒Y191机载备组成方块DCDC变换2ARINC429卡固态存储卡扩展卡中心控制卡采集编码卡数采码信集号卡流变量换信采号集卡开采量卡DCDC变换卡温采控集时卡码模拟信号调理器温探号、电调位节器卡电调桥节信卡号小调信节号卡1小调信节号卡2大调信节号卡相接的插头时,它处于系统自测、加载采集参数、传感器标定状态,当拔掉相应的输入插座上的插头时,它处于飞行状态,此时,根据加载的参数采集模拟量和数字量,接收ARINC429数据,形成并行PCM数据流依次写入固态存贮器中。在一架次飞行试验结束后,拔出已写数据的固态存贮卡,经专用电缆接到外场地面检查测试仪中扩展箱的存贮器写读擦扩展板上,在专用软件支持下,可读出固态存贮卡中的已录数据,或将读出的数据转存入拷贝另一块固态存贮卡或计算机硬盘中。当然也可将已写数据的固态存贮卡直接送到数据处理站进行数据处理。数据处理站的台式电脑也支持对固态存贮卡的读写擦操作,但它同时配有数据处理软件含预处理软件和二次接口软件,该软件直接处理存贮卡中所读出的数据文件。在预处理软件支持下,按时间选择路参数或按飞行动作选择路参数,并可打印所选的参数的原码值或工程量,最后,可据此原码值或工程量绘制曲线。在二次接口软件的支持下,可按时间或飞行动作将原码值文件转换成十进制数值文件或数据库文件。固态记录采集编码器的组成及其各板卡的功能固态记录采集编码器的组成也示于图1。由图1可知,它由16块板卡组成。除DCDC变换卡1和卡2以外,其它14块板卡以总线方式相连接。由图1可看出固态记录采集编码器由模拟信号调节器共有电桥信号调节卡、小信号调节卡1、小信号调节卡2、温度探头电位器信号调节卡、大信号调节卡等五种调节卡组成、流量信号变换采集卡、数字信号采集卡、温控时2码采集卡、中心控制卡、采集编码卡、ARINC429信号接收卡、扩展卡和固态存贮卡以及DCDC变换卡组成。模拟信号调节器中的各模拟信号调节卡的功能列于表1。从表1可知这五种信号调节卡的调节路数、各输入信号特性、它们对各路信号的增益,系统实现的可编程增益。各模拟信号调节卡上装有多路器AD7501,在中心控制卡发出的控制信号作用下产生PAMX,X7。1,2,这些信号与流量信号采集卡输出的PAMF和采集编码卡产生的基准电压PAMR一起加到系统多路器上,产生PAMS。PAMS信号加到主放大器的输入端。本机选用的主放大器为AD526可编程放大器,它的数字可编程二进制增益为1,2,4,8,16。当增益为1,2,4时,最大增益误差为001当增益为8,16时,最大增益误差为002。可编程增益放大器的输出接至模拟信号编码器件AD572的输入端。AD572接成输入为5V的编码状态。各数字信号采集卡的功能列于表2。由表2知,四路流量信号首先将流量频率信号经FV变换器变换成直流电压供采编。数据处理时,根据码子的权值,转换成频率,从而确定流量的频率值二路050HZ转速采用测周法测量二路011KHZ转速采用测频法测量慢脉冲油耗和快脉冲油耗采用计数法测量。二路两个开关之间的延时和二路脉冲宽度采用测宽法测量。以上这些测量字、ARINC429接收字、开关量字、并行字1、并行字2连同模拟信号采集字均挂接到数据总线上。流量信号、转速信号和油耗信号都进行了光耦隔离。表1各模拟信号调节卡的功能表2各数字信号采集卡的功能固态记录采集编码器和地面检查测试仪的工作特点1系统采用固态存贮卡对采集系统所采集到的各通道数据和ARINC429数据实现最终记录。每架次飞行试验后,更换一卡即可继续飞行试验,方便可靠。系统配有固态存贮器写读擦扩展板及其配套软件和其它数据处理软件,供用户选择使用以便有效地获取试验数据。2系统的模拟信号调节器和采集系统,适合表1所示的正、负模拟信号的采编,模拟小信号包括电桥信号的采编精度达1。模拟大信号的采编精度也达到1。系统除对表1所列的模拟信号进行采样外,还对表2所列的各种数字信号进行采集。3固态记录采集编码器具有无人工干预、可编程的特点,作为一个封闭系统,系统测试和工作参数的设置均由检查测试仪通过RS232口与之通讯完成。中心控制卡中的CPU将用户在地面检测仪上设置好的路采样率、ARINC429信号传输速率、流量信号上限频率、通道使用设置及通道增益等编程参数写入E2PROM中。由于E2PROM断电后数据不丢失,它的内容便3序号采集卡名路数输入信号特性输入信号幅值输出1流量信号4频率范围0500HZ01000HZ02000HZ03000HZ,可编程,输入输出光耦隔离20MV30V正弦波FV变换器输出直流电压2数字信号转速信号12频率050HZ输入输出光耦隔离220V正弦波测周字3数字信号转速信号22频率011KHZ输入输出光耦隔离0512V方波或正弦信号测频字4数字信号油耗慢脉冲油耗快脉冲11输入输出光耦隔离每秒03个脉冲每秒01400个脉冲027V327V计数字二计数字5数字信号两个开关之间延时21070MS05V延时字6数字信号脉冲宽度21070MS05V脉宽字7开关量1205V开关量字8时间码或二并行字205V二并行字序号调节卡名调节路数输入信号特性各路信号增益系统实现可编程增益1电桥信号调节卡8采编器供稳定桥压,电桥输出电阻为2501000820320,160,80,40,202小信号调节卡1,212双端差分直流,其幅度为050MV或2525MV20320,160,80,40,203电位器信号调节卡8采编器供直流电压,电位器全量程电阻为500815K8114温探信号调节卡4零度电阻值为3008,一路零度电阻值为1008,三路1666751333,6667,3333,166740,20,10,55大信号调节卡16单端直流信号幅值05V或2525V114系统的检查测试仪的测试软件,除能实现检查测试仪经RS232串行口对采集编码器的工作状态的设置与加载外,还可对系统中所用的传感器加以标定。本套软件由系统测试模块、系统设置模块和传感器标定模块三大功能模块组成。其结构框图示于图2。图2地面检查测试仪软件功能模块框图系统测试模块主要对采编系统的通道、采编器、存贮器等部分进行功能测试,以确定系统工作是否正常。模拟通道测试和数字通道测试两个子模块分别实现模拟通道和数字通道数据的实时采集并显示。系统设置模块主要实现对采编系统工作状态的设置。同时,该模块还完成对当前屏幕上的设置信号的打印工作。传感器标定模块主要完成传感器的标定工作,显示标定方程并绘制标定曲线。飞行数据处理站的特点由图1可知,飞行试验数据处理站仅由台式电脑、固态存贮器写读擦扩展板及多种数据处理支持软件组成,无需其他测试设备。支持软件功能较齐全,该软件由八大部分组成,即原数据文件的处理,各种参数的选择,数据的显示与打印,曲线的显示与打印,二次文件存贮,PCM和ARINC429一次文件的合并。其主要流程图示于图3。4主菜单系统测试系统设置传感器标定系统自测数字通道测试基本状态设置通道使用设置读取设置信息保存设置信息打印设置信息加载设置信息路采样率429传输速率温探信号增益流量上限频率电桥信号增益小信号增益通道标志设置显示设置信息打印设置信息模拟通道测试开始显示或打印打印数据显示数据显示打印曲线存储文件打印数据图3数据处理总流程图结束语51飞机飞行试验数据采集系统经严格的环境检测实验和飞行测试验收试验,用户认Y19为系统具有的可编程功能,使用灵活、性能稳定可靠,数据处理采用图形用户界面,具有人机对话功能,操作简便,处理数据准确。参考文献孙涵芳INTEL16位单片机北京航空航天大学出版社,199512WORD2WIDEFLASHFILETMMEMORYFAMILY28F160S5,28F320S5INTELPRODUCTSCD2ROM199853NOELJERKE等著袁北山等译VISUALBASIC4API程序设计机械工业出版社1997Y191AIRBONEFLIGHTTESTDATAACQUISITIONSYSTEMZHUBAORONGZHAOHUASHANGSHANABSTRACTTHEPRINCIPLEOFY1921AIRBORNEFLIGHTTESTDATAACQUISITIONSYSTEMISPRESENTEDBRIEFLY,INCLUD2INGTHECOMPOSITIONANDTHEFUNCTIONOFTHESYSTEMTHEFEATURESOFTHESOLIDSTATERECORDING,PROGRAMMABLEDATAACQUSITIONCODINGUNITAREDESCRIBEDEMPHATICALLYSUBJECTTERMSDATAACQUISITIONSOLIDSTATERECORDE