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[交通]:艾雷斯工控機(jī)在航空飛行測試系統(tǒng)中的應(yīng)用

  隨著工業(yè)計(jì)算機(jī)科技快速發(fā)展紊浩,不斷創(chuàng)新的艾雷斯工控產(chǎn)品已不再僅僅局限于工業(yè)測控領(lǐng)域蔫饰,更多高品質(zhì)的產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于機(jī)載(航空)句携、艦載(航海)等測控領(lǐng)域中献舍,同時(shí)也在與某飛機(jī)工業(yè)公司關(guān)于“Y7-200A型飛機(jī)防冰系統(tǒng)適航性驗(yàn)證飛行試驗(yàn)”項(xiàng)目的合作中再次大顯身手。
  該飛機(jī)試驗(yàn)測試參數(shù)繁多宴亦,狀態(tài)復(fù)雜苟及,變化快,測試精度高啥闪,而且測試系統(tǒng)性能要求很高夷钥;比較傳統(tǒng)的航空測試方法是先采用磁帶記錄機(jī)將需要測試的參數(shù)按一定的格式和次序以磁跡的形式記錄下來,然后等飛行結(jié)束后曙悠,根據(jù)磁帶上的磁跡與預(yù)先設(shè)定好的參數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系婿残,參數(shù)進(jìn)行物理還原,數(shù)據(jù)處理及分析烘韩。這種方法有以下幾個(gè)缺點(diǎn):
  一襟腹、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理徹底脫離顾篡,在測試過程中無法診斷測試結(jié)果是否合理,測試過程不直觀摊哟;
  二在竹、難以確定測試系統(tǒng)是否正常;
  三梅屉、在測試參數(shù)復(fù)雜多樣的情況下在后期數(shù)據(jù)處理時(shí)參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系復(fù)雜值纱;
  四、由于不能實(shí)時(shí)監(jiān)測參數(shù)的物理值坯汤,難以判斷測試系統(tǒng)工作的正確性计雌,故不能有效利用飛行時(shí)間,增加試飛成本玫霎;
  五凿滤、設(shè)備成本昂貴,性能價(jià)格比低庶近。
  1.系統(tǒng)工作原理及硬件結(jié)構(gòu)組成
  隨著工控機(jī)在測控領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛和成熟翁脆,與傳統(tǒng)的測控方式相比,工控機(jī)系統(tǒng)的功能更強(qiáng)大鼻种,性能更穩(wěn)定反番,在Y7-200A型飛機(jī)防冰系統(tǒng)適航性飛行試驗(yàn)中,采用艾雷斯工控產(chǎn)品開發(fā)的一套64路高速數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)叉钥,其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示:
  該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主機(jī)部分采用艾雷斯科技Pentium級(jí)ACS-2410P工業(yè)電腦罢缸,并配套ACS-3802上架式17寸工業(yè)顯示器;
  采集部分選用艾雷斯科技DAC-7112DG半長多功能數(shù)據(jù)采集控制卡码累,該卡有16路單端/8路差分A/D輸入通道譬椰,12位100KHz采樣速率,根據(jù)輸入信號(hào)大小不同每通道增益從0.5激撮、1姚不、2、4至8可編程設(shè)定泉惋,量程從±0.625衷玩、±1.25、±2.5扔缭、±10也可以軟件設(shè)定盾倍,轉(zhuǎn)換精度在最大增益時(shí)仍可達(dá)到0.04%FSR,卡內(nèi)具有1K字FIFO洗馅;同時(shí)板上還具有2路雙緩沖模擬量輸出通道和16路數(shù)字量輸入/輸出等功能膀钝。
  由于在該試驗(yàn)中,一次敏感元件(傳感器)的信號(hào)很小为稽,而且信號(hào)的大小量程差別較大碗屏,最小的只有零點(diǎn)幾毫伏,那么選擇合適的前端信號(hào)調(diào)理板為數(shù)據(jù)采集板提供滿足量程及精度要求的輸入信號(hào)也變得非常重要疑苔。在系統(tǒng)中甫匹,我們選用了4塊艾雷斯科技DAT-7112DG多功能數(shù)據(jù)采集卡,DAT-7689D多路放大及轉(zhuǎn)換端子板作為DAC-7112DG的前端信號(hào)調(diào)理端子板惦费,對(duì)各種傳感器的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理兵迅。該板具有16路差動(dòng)輸入通道;通道增益從1薪贫、2恍箭、10、50瞧省、100扯夭、200、500到1000可開關(guān)設(shè)定鞍匾;輸入量程從±10mV交洗、±20mV、±50mV橡淑、一直到10V构拳,精度在增益為1時(shí)可達(dá)0.02%,增益為1000時(shí)仍可達(dá)0.17%完全滿足測試系統(tǒng)要求祥喳;另外耀奠,該端子板的前端均采用螺釘連接,增加了信號(hào)連接的可靠度貌硬,減少因信號(hào)接觸不良引起的干擾用堤,增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗震動(dòng)、抗沖擊能力嚣褐。
  在Y7-200A飛機(jī)防冰系統(tǒng)適航驗(yàn)證飛行試驗(yàn)中爵例,需要測試的參數(shù)共為38個(gè),其中微惦,溫度參數(shù)18個(gè)豌淹,測試要求每秒鐘1次,測量精度±1攝氏度婶耕;壓力參數(shù)14個(gè)措坐,測試要求每秒4次,測量精度±5%赖厅;電流拣播、電壓參數(shù)各1個(gè),測量精度±1%收擦,同時(shí)要求每個(gè)測量周期不少于5分鐘贮配,其中谍倦,流量測量采用的是皮托管流量測量法,該測量方法是通過測量流量管的靜壓和壓差并通過一定的流量系數(shù)換算進(jìn)行間接測量的泪勒,所以四個(gè)流量參數(shù)可轉(zhuǎn)化成四個(gè)壓力和四個(gè)壓差參數(shù)昼蛀,這樣整個(gè)系統(tǒng)共有42個(gè)測量參數(shù)。其中溫度采用K型熱電偶進(jìn)行測量圆存,信號(hào)隨溫度的變化從零點(diǎn)幾毫伏到幾毫伏不等叼旋;壓力采用精度高,響應(yīng)快的GGKY-1J系統(tǒng)絕對(duì)壓力傳感器進(jìn)行測量沦辙,壓差采用CYC19系統(tǒng)壓差傳感器進(jìn)行測量夫植,壓力和壓差傳感器的信號(hào)最大均在50mV左右;精度優(yōu)于0.5%油讯;電流详民、電壓采用WBE新型電流電壓傳感器,量程為50mV陌兑,精度為0.5%欣挠。
  采用艾雷斯科技ACS-2410P/300W工業(yè)電腦、DAC-7112DG多功能數(shù)據(jù)采集控制卡和4塊DAT-7689D信號(hào)調(diào)理端子板構(gòu)成的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)配合適當(dāng)?shù)那岸嗣舾性慈粒瑹o論系統(tǒng)的穩(wěn)定性還是數(shù)據(jù)采集的精度和速度都完全滿足試驗(yàn)測試要求怕枣。
  2.軟件的開發(fā)
  本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集速度快,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大嘴略,實(shí)時(shí)性要求高庸既,整個(gè)軟件采用C語言編寫,在Borland C++和DOS6.0環(huán)境下開發(fā)運(yùn)行卑蚓,共包含傳感器校驗(yàn)及數(shù)據(jù)庫技熊、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集記錄以及數(shù)據(jù)處理3個(gè)部分,其中數(shù)據(jù)采集部分采用了艾雷斯科技DAC-7112DG的隨卡示范程序径泉。由于傳感器的性能望吧、精度不一,在使用前均需進(jìn)行標(biāo)定缰兄,確定其精度及線性度俊炒,所以在傳感器校驗(yàn)和數(shù)據(jù)庫軟件模塊中首先將準(zhǔn)備使用的溫度,壓力上煤、壓差休玩、流量等傳感器的校定數(shù)據(jù)以及傳感器的編號(hào),對(duì)應(yīng)的精度劫狠,線性度或有關(guān)系數(shù)等值存放數(shù)據(jù)庫拴疤,以便在參為數(shù)據(jù)物理值還原時(shí)調(diào)用;在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集模塊中独泞,首先確定試驗(yàn)測試狀態(tài)呐矾,給定試驗(yàn)的據(jù)文件名苔埋,選擇采集通道并設(shè)置通道增益,選擇傳感器類型及編號(hào)等蜒犯,然后進(jìn)行測量组橄,除必須將所有被測參數(shù)值記錄存盤外,還要按一定的周期將部分關(guān)鍵的參數(shù)物理值進(jìn)行顯示愧薛,以便在測試過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)問題衫画,及時(shí)排除毫炉,以便有效利用每個(gè)飛行架次,控制試飛成本树季。
  3.測試難點(diǎn)
  試驗(yàn)狀態(tài)復(fù)雜垄套,整個(gè)系統(tǒng)試驗(yàn)要求在飛機(jī)地面滑行和空中飛行兩種狀態(tài)下進(jìn)行。在地面滑行時(shí)令叉,飛行發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)有單發(fā)和雙發(fā)空中慢車沦浆、巡航以及爬升等狀態(tài),而且還要完成180度急轉(zhuǎn)彎溜帐。在空中飛行試驗(yàn)中将盾,分正常飛行和極限飛行兩種狀態(tài),在正常飛行時(shí)勃核,以300Km/h的速度分別在2Km,4Km,6Km高度巡航飛行再僧,檢查并考核防冰系統(tǒng)的功能以及對(duì)飛機(jī)仰角姿態(tài)的影響,以上的測試環(huán)境給測試系統(tǒng)提出了嚴(yán)格的抗震動(dòng)俩孽、抗加速度猬听、抗超重、失重以及具備高速運(yùn)動(dòng)時(shí)能可靠運(yùn)行的要求患达。
  飛行防冰系統(tǒng)的各個(gè)分系統(tǒng)本身并不是連續(xù)工作的记令,而是按照一定的周期循環(huán)工作的,周期最長的為三分鐘习劫,最短的僅為一分鐘咆瘟,這就要求參數(shù)的測量值的連續(xù)有效的,測試數(shù)據(jù)本身不能出現(xiàn)斷續(xù)或丟失現(xiàn)象诽里。
  被測參數(shù)信號(hào)小搞疗,而且量程大小參差不齊,最大的為50mV以上须肆,最小的只有零點(diǎn)幾毫伏匿乃,這就要求測試系統(tǒng)既有較寬的量程范圍,又要能滿足測量精度豌汇。
  4.效益及前景
  整套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)僅耗時(shí)兩個(gè)月幢炸,投資少泄隔,見效快,開發(fā)方便宛徊,按時(shí)完成了Y7-200A防冰系統(tǒng)飛行試驗(yàn)的全部數(shù)據(jù)采集和處理工作佛嬉,通過了民航適航飛行部門的檢查和認(rèn)證;同時(shí)該系統(tǒng)功能完善闸天,性能穩(wěn)定暖呕,可靠性高,適用性好也得到了認(rèn)可和好評(píng)侧碍,取得了很好的時(shí)間效益和社會(huì)效益雾逢。
  整套測試系統(tǒng)在機(jī)上安裝除了條例飛機(jī)機(jī)上裝要求外,并沒有經(jīng)過特殊的加工處理赴仪,體現(xiàn)艾雷斯的工控產(chǎn)品較強(qiáng)的抗沖擊赂阻、抗震動(dòng)能力,同時(shí)在機(jī)上運(yùn)行過程中也沒發(fā)現(xiàn)采集系統(tǒng)對(duì)飛機(jī)或飛機(jī)對(duì)采集系統(tǒng)產(chǎn)生明顯的干擾换橱,充分顯示了艾雷斯產(chǎn)品優(yōu)良的EMC和EMI性能邪慧。
 (摘自深圳市艾雷斯科技有限公司網(wǎng)站)


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