CN105372031A - 一种基于pxi开发平台的航空振动台测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PXI开发平台的航空振动台测试系统，包括PXI机箱(1)和插在PXI机箱(1)内插槽上的PXI模块，所述PXI模块包含控制器模块(2)、信号发生器模块(3)、第一多路复用器模块(4)、第二多路复用器模块(8)、RS422模块(5)、1553B模块(6)和AO模块(7)。本发明实现了一种通用化、标准化、组合化、网络化的高性能数据采集测试系统，并运用智能传感器信息处理和多传感器信息融合技术，整体上实现控制、通信、计算机和测量的一体化。

Description

一种基于PXI开发平台的航空振动台测试系统

技术领域

本发明属于高性能数据采集系统的常规测控领域，具体设计一种应用于航空机载完好性与使用监测系统的初步测试领域。

背景技术

根据某型号航空器研发的振动测试台的测试需求，建立振动台测试系统，对该振动台进行测试。本方案定制了以PXI设备为测试核心的平台，结合虚拟仪器技术、测试测量技术、机电一体化技术、网络通讯技术、软件技术的综合测试系统来满足该项目各种需求。

现阶段振动测试台多用于电工、电子、汽车零部件以及其他涉及运输的产品和货物在运输过程中的环境，检测其产品的耐振性能。难以满足航空产品在功能上的需求，尤其是在高速数据采集和加速度设定上达不到指标要求。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种基于PXI开发平台的航空振动台测试系统，实现一种通用化、标准化、组合化、网络化的高性能数据采集测试系统，并运用智能传感器信息处理和多传感器信息融合技术，整体上实现控制、通信、计算机和测量的一体化。使其在环境温度为-20℃～50℃的状态下仍能正常工作。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种基于PXI开发平台的航空振动台测试系统，包括PXI机箱1和插在PXI机箱1内插槽上的PXI模块，所述PXI模块包含控制器模块2、信号发生器模块3、第一多路复用器模块4、第二多路复用器模块8、RS422模块5、1553B模块6和若干块AO模块7；

所述信号发生器模块3用于在控制器模块2的控制下，根据振动台的测试指标要求，产生若干路正弦信号、若干路转速信号1路UTD信号；

所述第一多路复用器模块4用于将所述仿真转速信号输出被测设备；

所述第二多路复用器模块8用于将所述UTD信号输出给被测设备；

所述RS422模块5用于在控制器模块2的控制下向被测设备输出RS422信号；

所述1553B模块6用于在控制器模块2的控制下向被测设备输出1553B信号；

所述AO模块7用于将所述正弦信号输出给被测设备。

优选地，所述控制器模块2选用NI公司的PXI-8109型号的嵌入式控制器。

所述PXI信号发生器模块选用NI公司的PXI-5422型号的任意波型发生器。

所述第一多路复用器模块4、第二多路复用器模块8选用NI公司的PXI-2593型号的继电器。

所述RS422模块选用NI公司的PXI-8431/2型号的异步串行接口。

所述OA模块选用NI公司的NIPXI-6733型号的模拟输出板卡。

所述OA模块有四块，每块OA模块提供8路模拟输出通道。

所述PXI机箱选用NI公司的PXI-1045型号的机箱。

本发明主要实现了以下功能：

1)测试整体上，实现C3M一体化。C3M指的是控制(Control)、通信(Communication)、计算机(Computer)和测量(Measurement)；

2)测试平台上，采用虚拟仪器技术；

3)测试管理上，运用网络化技术；

4)测试信息处理上，使用智能传感器信息处理和多传感器信息融合技术。

附图说明

下面结合附图和具体实施过程对本发明做进一步说明。

图1为发明一种基于PXI开发平台的航空振动测试台测试系统的电气架构原理图；

图中：1-PXI机箱，2-控制器模块，3-信号发生器模块，4-多路复用器模块，5-1553B模块，6-RS422模块，7-AO模块；

图2为发明一种基于PXI开发平台的航空振动台测试系统的软件模块架构图；包括软件功能区和参数配置区；软件功能区包括主要功能控制模块，数据管理模块和面板控制模块，其中测试流程可自定义，根据不同测试项目要求规定测试项、调频、倍频、执行时间等，整个测试过程都可以通过控制器完成。

图3为发明一种基于PXI开发平台的航空振动台测试系统的信号发生器模块和多路复用模块连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明一种基于PXI开发平台的航空振动台测试系统，包括PXI机箱1和插在PXI机箱1内插槽上的PXI模块，PXI模块包含控制器模块2、信号发生器模块3、第一多路复用器模块4、第二多路复用器模块8、RS422模块5、1553B模块6和若干块AO模块7。

作为优选，本发明各组成部分的硬件配置如表一所示：

表一

①PXI机箱选用NI公司的用于各种测试和测量应用的高性能18槽机箱。配有高带宽背板，可满足各种高性能测试和测量应用的需求。它每个插槽中都接受PXI模块，机箱的操作温度范围可扩展至55℃，满足苛刻环境的需求。该系列机箱具有最新PXI规范的所有特性，包括内置10MHz参考时钟、PXI触发总线、星型触发和局部总线。

②控制器模块选用NI公司基于IntelCorei7-620M处理器的高性能嵌入式控制器，可用于PXI系统。结合2.66GHz基频、3.33GHz(单核涡轮)双核处理器和双通道1066MHzDDR3内存，该控制器极为适合密集处理的模块化仪器和数据采集应用。

③信号发生器模块选用NI公司的一款200MS/s的任意波形发生器，该轻巧型单槽3UPXI板卡可实现16位的分辨率和高达256MB的板载内存。使用基于PCI总线的PXI平台，因而在下载波形时，其速度可达84MB/s，远高于传统GPIB仪器。运用同步内存核心(SMC)架构，能通过发生器与数字化仪和数字波形发生器/分析仪的同步来创建混合信号的测试系统，也可通过多个任意波形发生器的同步，生成一个相位相干的多通道发生器。

④多路复用器模块选用NI公司的一款高密度50ΩRF继电器模块。本模块可自动配置为非匹配多路复用器、外部匹配的多路复用器或空间灵活的稀疏矩阵。每种配置可处理从直流到高于500MHz频率的信号。本单槽开关模块使用高密度的按钮式MCX连接器，即使是离散电缆仍可方便地管理。

⑤RS422通讯模块(2端口)使用NI公司的高性能异步串行接口。它除了提供高性能模块的各项功能外，还具有高压端口间数字隔离。能实现与RS485和RS232设备达3Mbit/s的高速通信，能以57波特到3,000,000波特的可配置波特率进行数据传输，对于非标准波特率可达1％精度，标准波特率下可达0.01％精度。

⑥1553B通讯模块使用某公司依据MIL-STD-1553B航电总线通信协议研发的一款基于PMC总线的通信卡。该模块可以工作在BC，RT或BM方式下，使PXI/CPCI/PCI总线测试系统能够作为1553B总线上的一个通讯节点实现与1553B总线上其它设备的通讯和控制。该模块具有可靠性高、容错能力强、成本低等特点，可以广泛应用于军用和民用航空航天电子测试系统中。

⑦AO模块选用NI公司的高速模拟输出板卡，性能优越可靠，可满足多数应用的要求。它提供了8路模拟输出通道，每条通道速度达1MS/s，拥有16位分辨率以及数字触发。本模块可以10Mword/s的速率进行高速数字模式的生成/检测。它采用PXI触发总线，可同步其他数据采集，运动和视觉产品，从而帮助用户创建个性化测量方案来测试其创新的设计。

本发明通过在控制器模块中设计如图2所示的软件系统，可以实现以下功能：

(1)27路正弦信号仿真

使用四块AO模块实现。选用NI公司的一款200MS/s的任意波形发生器，可实现16位的分辨率和256MB的板载内存。下载波形速度可达84MB/s，远高于传统GPIB仪器。运用同步内存核心(SMC)架构，能通过发生器与数字化仪和数字波形发生器/分析仪的同步来创建混合信号的测试系统，也可通过多个任意波形发生器的同步，生成一个相位相干的多通道发生器。

(2)5路转速信号仿真和1路UTD信号

使用信号发生器模块、第一多路复用器模块、第二多路复用器模块实现。第一多路复用器模块、第二多路复用器模块均可扩展至16路信号。连接如图3所示。选用NI公司的一款高密度50ΩRF继电器模块。第一多路复用器模块、第二多路复用器模块可自动配置为非匹配多路复用器、外部匹配的多路复用器或空间灵活的稀疏矩阵。每种配置可处理从直流到高于500MHz频率的信号。本单槽开关模块使用高密度的按钮式MCX连接器，即使是离散电缆仍可方便地管理。

本发明为了满足当前的某型号振动台的测试需要，同时又兼具一定的通用性和扩展性，在一定的硬件环境下通过自定义程序控制不同组合、不同量级的信号输出，以达到对直升机主旋翼、发动机、尾桨和机体等信号的仿真。用第一多路复用器模块(4)产生频率为3～250Hz的模拟信号(其中2路正弦波，3路方波)，实现主旋翼转速、尾桨、尾传动轴、主减左右输入轴等转速信号仿真，通过频率调节查看测试系统测试响应并记录测试结果。用第二多路复用模块实现UTD信号输出，将来增加视频信号仿真的功能以实现对综合显示系统的视频信号仿真。

(3)1路1553

使用1553B模块实现。该模块满足MIL-STD-1553B航电总线通信协议，数据传输率为1Mbps；双通道结构，每通道双冗余总线(热备份)；具备全功能终端，包括BC/RT/MT；板载2Mx16位SRAM；支持变压器耦合/直接耦合两种耦合方式；消息格式支持BC→RT、RT→BC、RT→RT、广播命令及模式命令；具有灵活的中断生成功能；BC帧可以自动重发，并支持多种重试策略；总线监听触发，命令字触发启动或停止监听；具备1～65535us的可编程消息间隔时间；满足32bit，33MHz/66MHz的PMC总线规范；选用1553B专用连接器；提供标准DLL动态链接库，支持VC、VB、Delphi、CVI等标准开发平台；提供Windows(XP及以上)系统下驱动，支持VxWorks，LabVIEWRT，Linux等操作系统。该模块满足系统1路1553B通信需求。

(4)1路422

使用422模块实现。该模块有2路422通讯接口，能以57波特至3,000,000波特的可变波特率进行数据传输，对于非标准波特率可达1％精度，标准波特率下可达0.01％精度。该模块满足系统1路422通信需求。

(5)1路以太网接口

使用控制器模块实现。控制器模块自带两路千兆以太网接口，满足系统1路以太网接口需求。

(6)1路XGA视频接收

选用支持XGA视频接收的显示器实现。

Claims (8)

1.一种基于PXI开发平台的航空振动台测试系统，包括PXI机箱(1)和插在PXI机箱(1)内插槽上的PXI模块，其特征在于所述PXI模块包含控制器模块(2)、信号发生器模块(3)、第一多路复用器模块(4)、第二多路复用器模块(8)、RS422模块(5)、1553B模块(6)和若干块AO模块(7)；

所述信号发生器模块(3)用于在控制器模块(2)的控制下，根据振动台的测试指标要求，产生若干路正弦信号、若干路转速信号1路UTD信号；

所述第一多路复用器模块(4)用于将所述转速信号输出被测设备；

所述第二多路复用器模块(8)用于将所述UTD信号输出给被测设备；

所述RS422模块(5)用于在控制器模块(2)的控制下向被测设备输出RS422信号；

1553B模块(6)用于在控制器模块(2)的控制下向被测设备输出1553B信号；

AO模块(7)用于将所述正弦信号输出给被测设备。

2.根据权利要求1所述的航空振动台测试系统，其特征在于所述控制器模块(2)选用NI公司的PXI-8109型号的嵌入式控制器。

3.根据权利要求1所述的航空振动台测试系统，其特征在于所述PXI信号发生器模块选用NI公司的PXI-5422型号的任意波型发生器。

4.根据权利要求1所述的航空振动台测试系统，其特征在于所述第一多路复用器模块(4)、第二多路复用器模块(8)选用NI公司的PXI-2593型号的继电器。

5.根据权利要求1所述的航空振动台测试系统，其特征在于所述RS422模块选用NI公司的PXI-8431/2型号的异步串行接口。

6.根据权利要求1所述的航空振动台测试系统，其特征在于所述OA模块选用NI公司的NIPXI-6733型号的模拟输出板卡。

7.根据权利要求1所述的航空振动台测试系统，其特征在于所述OA模块有四块，每块OA模块提供8路模拟输出通道。

8.根据权利要求1所述的航空振动台测试系统，其特征在于所述PXI机箱选用NI公司的PXI-1045型号的机箱。