CN106184813A - 大气参数综合测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大气参数综合测试仪，包括动力源模块和控制模块，动力源模块和控制模块之间通过气路通道和电路连接线连接，所述动力源模块包括真空压缩两用泵、过滤器和调压阀，真空压缩两用泵的充气口、过滤器和调压阀之间依次通过气路通道连接；所述控制模块包括电源模块、气动模块、电气模块以及电气转接板，电源模块包括稳压电源用于为测试仪提供工作电压，气动模块包括总压通道和静压通道，用于执行控制模块的指令，电气模块包括主板、继电器模块和数据采集卡，电气模块通过电气转接板对测试仪进行电气控制，本发明具有体积小、响应速度快、稳定性高、控制连续且精度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及气压测试与模拟技术领域，具体来讲是一种大气参数综合测试仪。
背景技术
在航空航天领域，大气参数与飞行器的飞行状况紧密相关，因此总静压测试和模拟在航空领域中有着非常重要的作用，根据测得的总静压可以解算得到飞行器的飞行高度、升降速度、真空速、指示空速、马赫数等飞行大气参数，供给飞行器的导航、航管及控制系统，检测飞行器的飞行状况，保证飞行器的飞行安全。总静压模拟主要用于飞行器地面半实物仿真实验中，国外已有相关研究，但实行技术垄断，国内相关研究较少，与国外还存在较大差距。目前的仿真实验一般是人工给定某一组参数或是直接采用直流模拟量进行试验，实验过程中不能模拟出连续变化的气压信号，没有真实的模拟出飞行环境，这将对飞行器的研制工作带来很大影响。
发明内容
本发明根据现有技术的不足，提供一种大气参数综合测试仪，解决飞行器地面半实物仿真试验中不能提供连续变化的气压信号、真实模拟飞行环境的问题，用于气压信号的模拟，同时还具有气压测量的功能。
本发明的技术方案：一种大气参数综合测试仪，包括动力源模块和控制模块，动力源模块和控制模块之间通过气路通道和电路连接线连接，所述动力源模块包括真空压缩两用泵、过滤器和调压阀，真空压缩两用泵的充气口、过滤器和调压阀之间依次通过气路通道连接；所述控制模块包括电源模块、气动模块、电气模块以及电气转接板，电源模块包括稳压电源用于为测试仪提供工作电压，气动模块包括总压通道和静压通道，用于执行控制指令，电气模块包括主板、继电器模块和数据采集卡，电气模块通过电气转接板对测试仪进行电气控制，所述静压通道包括静压伺服阀、静压密闭容腔、第一开关阀、第二开关阀、静压传感器、第一消音器和气路通道，所述总压通道包括总压伺服阀、总压密闭容腔、第三开关阀、第四开关阀、总压传感器、第二消音器和气路通道。
所述动力源模块上还设有第一正压接口、第二正压接口、第一负压接口和第二负压接口，调压阀的出气口和第一正压接口、第二正压接口之间通过气路通道连接，真空压缩两用泵的抽气口和第一负压接口、第二负压接口之间通过气路通道连接。
所述控制模块上还设置有电源开关、显示屏和键盘,电源开关用于控制测试仪的开启和关闭，显示屏用于将大气参数的数据以曲线形式实时显示，实现操作的可视化，键盘设有功能键和数字键，用于通道选择、功能选择及参数设定；所述控制模块上还设置有RJ45接口、RS232接口、USB接口、第三正压接口、第三负压接口、第四正压接口、第四负压接口、第一输出接口以及第二输出接口。
所述静压通道中，静压伺服阀的第一、第二进气口和所述第三正压接口、第三负压接口之间分别通过气路通道连接，静压伺服阀的第一出气口和静压密闭容腔进气口通过气路通道连接，静压伺服阀的第二出气口和第一消音器连接，静压密闭容腔出气口和第一开关阀、第二开关阀进气口之间分别通过气路通道连接，第一开关阀出气口和静压传感器进气口、第一输出接口之间分别通过气路通道连接；总压通道中，总压伺服阀的第一、第二进气口和所述第四正压接口、第四负压接口之间分别通过气路通道连接，总压伺服阀的第一出气口和总压密闭容腔进气口通过气路通道连接，总压伺服阀的第二出气口和第二消音器相连，总压密闭容腔出气口和第三开关阀、第四开关阀进气口之间分别通过气路通道连接，第三开关阀出气口和总压传感器进气口、第二输出接口之间分别通过气路通道连接。
所述第一正压接口、第三正压接口之间，第一负压接口、第三负压接口之间，第二正压接口、第四正压接口之间，第二负压接口、第四负压接口之间分别通过气路通道连接。
所述电气模块的主板、继电器模块和数据采集卡之间通过导线电连接。
所述电源模块通过稳压电源连接外接220V交流电源，电源模块为电气模块和电气转接板提供工作电压，电气转接板分别与动力源模块的真空压缩两用泵和气动模块的静压伺服阀、总压伺服阀、第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第四开关阀、静压传感器以及总压传感器电连接。
本发明的技术效果：气压源采用真空压缩两用泵，体积小；采用调压阀对正压源气流进行调节后再输送到气动模块的总、静压通道，避免气源对系统产生冲击，同时采用封闭容腔缓存气体，提高了系统的稳定性；在静压伺服阀和总压伺服阀上分别连接消音器，能够有效降低仪器产生的噪音；内部选用高精度传感器，并采用PID闭环控制伺服阀的开口大小及开口方向，可以快速响应，且能实现正负压源控制的连续性，并保证了控制的高精度。因此，本发明具有体积小、响应速度快、稳定性高、控制连续且精度高等优点。
附图说明
图1是本发明的结构框图；
图2是本发明的动力源模块接口结构框图；
图3是本发明的控制模块结构框图；
图4是本发明的气动模块静压通道结构框图；
图5是本发明的气动模块总压通道结构框图；
图6是本发明的原理框图。
图中：1—测试仪，2—动力源模块，3—控制模块，4—真空压缩两用泵，5—过滤器，6—调压阀，7—电源模块，8—气动模块，9—电气模块，10—第一正压接口，11—第二正压接口，12—第一负压接口，13—第二负压接口，14—电源开关，15—显示屏，16—键盘,17—电气转接板,18—RJ45接口,19—RS232接口,20—USB接口,21—第三正压接口,22—第三负压接口,23—第四正压接口,24—第四负压接口,25—第一输出接口,26—第二输出接口,27—稳压电源,28—总压通道,29—静压通道,30—主板,31—继电器模块,32—数据采集卡,33—静压伺服阀,34—第一消音器,35—静压密闭容腔,36—第一开关阀,37—第二开关阀,38—静压传感器,39—总压伺服阀,40—第二消音器,41—总压密闭容腔,42—第三开关阀,43—第四开关阀,44—总压传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明：
如图1至图5所示，一种大气参数综合测试仪，包括动力源模块2和控制模块3，动力源模块2和控制模块3之间通过气路通道和电路连接线连接，所述动力源模块2包括真空压缩两用泵4、过滤器5和调压阀6，真空压缩两用泵4的充气口、过滤器5和调压阀6之间依次通过气路通道连接；所述控制模块3包括电源模块7、气动模块8、电气模块9以及电气转接板17，电源模块7包括稳压电源27用于为测试仪1提供工作电压，气动模块8包括总压通道28和静压通道29，用于执行控制指令，电气模块9包括主板30、继电器模块31和数据采集卡32，电气模块9通过电气转接板17对测试仪1进行电气控制，所述静压通道29包括静压伺服阀33、静压密闭容腔35、第一开关阀36、第二开关阀37、静压传感器38、第一消音器34和气路通道，所述总压通道28包括总压伺服阀39、总压密闭容腔41、第三开关阀42、第四开关阀43、总压传感器44、第二消音器40和气路通道。
动力源模块2上还设有第一正压接口10、第二正压接口11、第一负压接口12和第二负压接口13，调压阀6的出气口和第一正压接口10、第二正压接口11之间通过气路通道连接，真空压缩两用泵4的抽气口和第一负压接口12、第二负压接口13之间通过气路通道连接。
控制模块3上还设置有电源开关14、显示屏15和键盘16,电源开关14用于控制测试仪1的开启和关闭，显示屏15用于将大气参数的数据以曲线形式实时显示，实现操作的可视化，键盘16设有功能键和数字键，用于通道选择、功能选择及参数设定；所述控制模块3上还设置有RJ45接口18、RS232接口19、USB接口20、第三正压接口21、第三负压接口22、第四正压接口23、第四负压接口24、第一输出接口25以及第二输出接口26，RJ45接口18、RS232接口19、USB接口20能够实现测试仪与外部仪器进行通信，可以输出或打印测试仿真结果。
静压通道29中，静压伺服阀33的第一、第二进气口和所述第三正压接口21、第三负压接口22之间分别通过气路通道连接，静压伺服阀33的第一出气口和静压密闭容腔35进气口通过气路通道连接，静压伺服阀33的第二出气口和第一消音器连接34，静压密闭容腔35出气口和第一开关阀36、第二开关阀37进气口之间分别通过气路通道连接，第一开关阀36出气口和静压传感器38进气口、第一输出接口25之间分别通过气路通道连接；总压通道28中，总压伺服阀39的第一、第二进气口和所述第四正压接口23、第四负压接口24之间分别通过气路通道连接，总压伺服阀39的第一出气口和总压密闭容腔41进气口通过气路通道连接，总压伺服阀39的第二出气口和第二消音器40相连，总压密闭容腔41出气口和第三开关阀42、第四开关阀43进气口之间分别通过气路通道连接，第三开关阀42出气口和总压传感器44进气口、第二输出接口26之间分别通过气路通道连接。
第一正压接口10、第三正压接口21之间，第一负压接口12、第三负压接口22之间，第二正压接口11、第四正压接口23之间，第二负压接口13、第四负压接口24之间分别通过气路通道连接。
电气模块9的主板30、继电器模块31和数据采集卡32之间通过导线电连接。
电源模块7通过稳压电源27连接外接220V交流电源，电源模块7为电气模块9和电气转接板17提供工作电压，电气转接板17分别与动力源模块2的真空压缩两用泵4和气动模块8的静压伺服阀33、总压伺服阀39、第一开关阀36、第二开关阀37、第三开关阀42、第四开关43、静压传感器38以及总压传感器44电连接。
如图6所示，大气参数综合测试仪工作原理：大气参数综合测试仪具有本地和远程两种操作方式，可以通过键盘进行选择。静压和总压两个通道相互独立，都具有自检、压力测量、压力控制、密闭容腔放气等功能，可以通过键盘在两个通道之间切换。以静压通道为例(总压通道工作原理相同)：自检功能：用于检测内部执行元件是否正常工作，选择该功能后，数据采集卡设置开关量输出，控制继电器模块工作，该通道真空压缩两用泵、第一开关阀、第二开关阀、静压伺服阀和静压传感器通电并动作；压力测量功能：用于测量气压值，既可以测量密闭容腔内的压力值，又可以测量外部气源的压力值，选择该功能后，数据采集卡完成初始化设置，继电器模块工作，第二开关阀、静压传感器工作，静压传感器采样，内部控制器将采样值转化为压力值，滤波后通过显示屏显示输出结果；压力控制功能：可以输出特定幅值、频率、相位的正弦、斜坡、阶跃等气压信号，选择该功能后，数据采集卡完成初始化设置，继电器模块工作，静压伺服阀、第二开关阀、静压传感器工作，静压传感器采样，内部控制器将采样值与设定值比较，通过PID控制器运算得到控制量，控制静压伺服阀动作，输出设定的气压信号；密闭容腔放气功能：该功能下，密闭容腔与周围大气接通，选择该功能后，数据采集卡完成初始化设置，控制继电器模块工作，第一开关阀工作，静压密闭容腔接通周围大气。
本发明气压源采用真空压缩两用泵，体积小；采用调压阀对正压源气流进行调节后再输送到气动模块的总、静压通道，避免气源对系统产生冲击，同时采用封闭容腔缓存气体，提高了系统的稳定性；动力源模块内设置过滤器，过滤器能够对进入气动模块的气体进行过滤，保证工作过程中用气的安全性，在静压伺服阀和总压伺服阀上分别连接消音器，能够有效降低仪器产生的噪音；内部选用高精度传感器，并采用PID闭环控制伺服阀的开口大小及开口方向，可以快速响应，且能实现正负压源控制的连续性，并保证了控制的高精度。因此，本发明具有体积小、响应速度快、稳定性高、控制连续且精度高等优点。
Claims (7)
1.一种大气参数综合测试仪，包括动力源模块(2)和控制模块(3)，动力源模块(2)和控制模块(3)之间通过气路通道和电路连接线连接，其特征在于：所述动力源模块(2)包括真空压缩两用泵(4)、过滤器(5)和调压阀(6)，真空压缩两用泵(4)的充气口、过滤器(5)和调压阀(6)之间依次通过气路通道连接；所述控制模块(3)包括电源模块(7)、气动模块(8)、电气模块(9)以及电气转接板(17)，电源模块(7)包括稳压电源(27)用于为测试仪(1)提供工作电压，气动模块(8)包括总压通道(28)和静压通道(29)，用于执行控制指令，电气模块(9)包括主板(30)、继电器模块(31)和数据采集卡(32)，电气模块(9)通过电气转接板(17)对测试仪(1)进行电气控制，所述静压通道(29)包括静压伺服阀(33)、静压密闭容腔(35)、第一开关阀(36)、第二开关阀(37)、静压传感器(38)、第一消音器(34)和气路通道，所述总压通道(28)包括总压伺服阀(39)、总压密闭容腔(41)、第三开关阀(42)、第四开关阀(43)、总压传感器(44)、第二消音器(40)和气路通道。
2.根据权利要求1所述的大气参数综合测试仪，其特征在于：所述动力源模块(2)上还设有第一正压接口(10)、第二正压接口(11)、第一负压接口(12)和第二负压接口(13)，调压阀(6)的出气口和第一正压接口(10)、第二正压接口(11)之间通过气路通道连接，真空压缩两用泵(4)的抽气口和第一负压接口(12)、第二负压接口(13)之间通过气路通道连接。
3.根据权利要求2所述的大气参数综合测试仪，其特征在于：所述控制模块(3)上还设置有电源开关(14)、显示屏(15)和键盘(16),电源开关(14)用于控制测试仪(1)的开启和关闭，显示屏(15)用于将大气参数的数据以曲线形式实时显示，实现操作的可视化，键盘(16)设有功能键和数字键，用于通道选择、功能选择及参数设定；所述控制模块(3)上还设置有RJ45接口(18)、RS232接口(19)、USB接口(20)、第三正压接口(21)、第三负压接口(22)、第四正压接口(23)、第四负压接口(24)、第一输出接口(25)以及第二输出接口(26)。
4.根据权利要求3所述的大气参数综合测试仪，其特征在于：所述静压通道(29)中，静压伺服阀(33)的第一、第二进气口和所述第三正压接口(21)、第三负压接口(22)之间分别通过气路通道连接，静压伺服阀(33)的第一出气口和静压密闭容腔(35)进气口通过气路通道连接，静压伺服阀(33)的第二出气口和第一消音器连接(34)，静压密闭容腔(35)出气口和第一开关阀(36)、第二开关阀(37)进气口之间分别通过气路通道连接，第一开关阀(36)出气口和静压传感器(38)进气口、第一输出接口(25)之间分别通过气路通道连接；总压通道(28)中，总压伺服阀(39)的第一、第二进气口和所述第四正压接口(23)、第四负压接口(24)之间分别通过气路通道连接，总压伺服阀(39)的第一出气口和总压密闭容腔(41)进气口通过气路通道连接，总压伺服阀(39)的第二出气口和第二消音器(40)相连，总压密闭容腔(41)出气口和第三开关阀(42)、第四开关阀(43)进气口之间分别通过气路通道连接，第三开关阀(42)出气口和总压传感器(44)进气口、第二输出接口(26)之间分别通过气路通道连接。
5.根据权利要求3所述的大气参数综合测试仪，其特征在于：所述第一正压接口(10)、第三正压接口(21)之间，第一负压接口(12)、第三负压接口(22)之间，第二正压接口(11)、第四正压接口(23)之间，第二负压接口(13)、第四负压接口(24)之间分别通过气路通道连接。
6.根据权利要求1所述的大气参数综合测试仪，其特征在于：所述电气模块(9)的主板(30)、继电器模块(31)和数据采集卡(32)之间通过导线电连接。
7.根据权利要求1所述的大气参数综合测试仪，其特征在于：所述电源模块(7)通过稳压电源(27)连接外接220V交流电源，电源模块(7)为电气模块(9)和电气转接板(17)提供工作电压，电气转接板(17)分别与动力源模块(2)的真空压缩两用泵(4)和气动模块(8)的静压伺服阀(33)、总压伺服阀(39)、第一开关阀(36)、第二开关阀(37)、第三开关阀(42)、第四开关阀(43)、静压传感器(38)以及总压传感器(44)电连接。
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