Y19_1飞机飞行试验数据采集系统

1、1 飞机飞行试验数据采集系统Y 19-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 Y 19- 1 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Y 19-委托而研制的。它采用容量为 256 M b 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

2、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。 Y 19-1 系统框图示于图 1。设 图图 11 系统框图Y 19-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

3、制盒Y19- 1机载 备组成方块DCDC变换2AR INC429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 A R IN C 429 数据,形成并行 PCM 数据流

4、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

5、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D C D C 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、A R IN C 429

6、信号接收卡、扩展卡和固态存贮卡以及 D C D C 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 A D 7501, 在中心控制卡发出的控制信号作用下产生 PAM x , x =7。1, 2,这些信号与流量信号采集卡输出的 PAM f 和采集编码卡产生的基准电压 PAM r 一起加到系统多路器上, 产生 PAM S。PAM S 信号加到主放大器的输入端。本机选用的主放大器为 A D 526可编程放大器, 它的数字可编程二进制增益为 1, 2

7、, 4, 8, 16。当增益为 1, 2, 4 时, 最大增益误差 为 0. 01% ; 当增益为 8, 16 时, 最大增益误差为 0. 02% 。 可编程增益放大器的输出接至模拟信号编码器件 A D 572 的输入端。A D 572 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 f V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 0 50 H z 转速采用测周法测量; 二路 0 11 kH z 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

8、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、A R IN C 429 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 A R IN C 429 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

9、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到达 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 R S232 口与之通讯完成。 中心控制卡中的 C PU 将用户 在地面检测仪上设置好的路采样率、A R IN C 429 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 E 2 PROM 中。由于 E 2 PROM

10、断电后数据不丧失, 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 0 500H z; 0 1000H z; 02000H z; 0 3000H z, 可编程, 输入输出 光耦隔离20mV 30V正弦波f V 变换器输出 直流电压2数字信号(转速信号 1)2频率 0 50H z; 输入输出光耦隔离2 20V正弦波测周字3数字信号(转速信号 2)2频率 0 11kH z; 输入输出光耦隔离0. 5 12V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 0 3 个脉冲 每秒 0 1400 个脉冲0 27V3 27V计数字

11、 二计数字5数字信号 两个开关之间延时210 70m s0 5V延时字6数字信号 脉冲宽度210 70m s0 5V脉宽字7开关量120 5V开关量字8时间码或二并行字20 5V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 250 1000820320, 160, 80, 40, 202小 信 号 调节卡 1, 212双端差分直流, 其幅度为 050mV 或- 25 + 25mV20320, 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 5008 1. 5k 8

12、114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1. 6667513. 33, 6. 667, 3. 333, 1. 66740, 20, 10, 55大 信 号 调节卡16单端直流信号幅值 0 5V 或- 2. 5 + 2. 5V11( 4) 系统的检查测试仪的测试软件, 除能实现检查测试仪经 R S232 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、

13、采编器、存贮器等局部进行功能测试, 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, 该软件由八大局部组成, 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,

14、 PCM 和 A R IN C 429 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

15、和飞行测试验收试验, 用户认Y 19-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. In te l 16 位单片机. 北京航空航天大学出版社, 199512 W o rd2w ide F la sh f ileTMM em o ry F am ily 28F 160S5, 28F 320S5 In te l p ro duc t s cd2rom. 1998. 53 N O EL J ER KE 等著. 袁北山等译. V ISU A L BA S IC 4 A P I 程序设计. 机械工业出版

16、社. 1997Y 19- 1 A irbon e F l igh t Te st D a ta A cqu is it ion Sy stemZh u B ao ro ng Zh ao H ua Sh ang Sh anA bstrac t T h e p r inc ip le o f Y 1921 a irbo rne f ligh t te st da ta acqu isit io n sy stem is p re sen ted b r ief ly, inc lud2 ing th e com po sit io n and th e func t io n o f th e sy stem. T h e fea tu re s o f th e so lid sta te reco rd ing, p ro g ramm ab le da ta acqu sit io n co d ing un it a re de sc r ibed em p h a t ica lly.Subjec t term s D a ta acqu isit