CN108233928B - 一种航空多通道高精度模拟量采集系统bit方法 - Google Patents

一种航空多通道高精度模拟量采集系统bit方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于机载模拟量采集技术领域，尤其涉及一种可配置多通道高精度模拟量采集系统BIT方法。为判断参考源是否故障，判断2个高速AD转换器AD1和AD2是否故障、精度是否下降几种故障模式。本发明提供了一种可配置多通道高精度模拟量采集系统，该系统包括CPU+FPGA模块、信号调理电路、第一多路开关1、第二多路开关2、比例放大电路、后级多路开关和AD转换器。本发明所占板面积小，硬件结构简单、可靠，软件灵活度高、复杂度低、可移植性强、检测覆盖率高。并且成功应用于某型歼击机，使用过程中稳定可靠。

Description

一种航空多通道高精度模拟量采集系统BIT方法
技术领域
本发明属于机载模拟量采集技术领域，尤其涉及一种可配置多通道高精度模拟量采集系统BIT方法。
背景技术
飞机机电系统中包含大量温度、湿度、流量、压力、液位、转速等模拟量信号，对其测量精度、采集速度和数据稳定性的要求越来越高。模拟量采集系统作为飞机机电管理数据采集系统中重要的组成部分，因此模拟量采集系统的BIT变的非常重要。因此一种好的BIT设计方法成为提升飞机机电综合水平和检测率的重要途径。
传统飞机模拟量采集系统大多采用激励测试的方法，即在参考端增加基准电压。这种方法有很大的局限性，受信号变化速度、信号的幅值范围的限制，很多时候难以达到BIT的目的。另外，其BIT电路本身无法测试，严重影响了系统的检测率。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，实现模拟量采集系统的简便、高检测覆盖率的BIT方法。
为此，本发明提供一种可配置多通道高精度模拟量采集系统，该系统包括CPU+FPGA模块、信号调理电路、第一多路开关1、第二多路开关2、比例放大电路、后级多路开关和AD转换器。所述CPU+FPGA模块分别与机电管理和第一多路开关1、第二多路开关2、后级多路开关和AD转换器连接；所述第一多路开关1、第二多路开关2与信号调理电路、比例放大电路连接、第二多路开关2和AD转换器连接；所述信号调理电路分别与第一多路开关1和第二多路开关2相连；所述比例放大电路分别与前级多路开关和后级多路开关连接；所述后级多路开关分别于比例放大电路和AD转换器连接。
CPU+FPGA模块，用于实现模拟量采集通道顺序配置、工作模式配置和BIT结果判断，通过内部总线访问FPGA数据缓冲区获取模拟量采集结果，并经算法处理后，通过高速串行通讯总线上传至所述飞机机电管理系统；
信号调理电路，与外部输入信号连接，用于实现所述模拟量输入信号调理及接口保护功能；
第一多路开关1，与所述信号调理电路连接，用于实现采集通道切换；
第二多路开关2，与所述信号调理电路连接，用于实现采集通道切换；
比例放大电路，分别与所述第一多路开关1和第二多路开关2连接，用于实现模拟量输入信号比例放大；
后级多路开关，与所述比例放大电路连接，用于实现模拟量输入调理后信号的最后汇总；
AD转换器采用2个高速AD转换器，供电方式为双端供电。与后级多路开关连接，用于实现模拟量输入信号采集。
进一步，所述比例放大电路采用仪表运放。
本发明还提供一种可配置多通道高速模拟量采集BIT方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
以下BIT过程不影响正常的采集顺序；
步骤1：判断参考源；当第一多路开关1或第二多路开关2分别切换至参考源模拟量输入通道，另一个切换至地，即采集参考源通道时做如下判断。
a.若2个高速AD转换器AD1和AD2采集结果差值<20mV时，且与理论值5V比较均小于10mV，则认为参考电源正常，进行步骤2；
b.当AD1和AD2采集结果差值<20mV时，且与理论值5V比较差值均>10mV时，认为5V参考电源故障。此时采用AD1作为正常采集通道，AD2不予采用。
步骤2：判断AD1与AD2的故障情况；
a.AD1和AD2的采集值差值小于20mV时，认为工作正常；
b.AD1和AD2的采集值差值在20mV和80mV之间时，认为采集精度下降。此时认为AD1和AD2采集值最接近5V参考源的通道正常，另一个通道采集精度下降。此时采用采集5V基准源误差小的通道作为正常采集通道，另一通道作为监测通道；
c.AD1和AD2的采集值差值超过80mV时，认为有通道故障。此时采用采集5V基准源正确的通道作为正常采集通道，另一个通道故障。
进一步，所述的一种多通道高精度模拟量采集系统BIT方法，其特征在于AD1与AD2采集值相反，在软件中需要取反。
进一步，所述的一种多通道高精度模拟量采集系统BIT方法，其特征在于采集过程由FPGA模块独立完成，不需要占用CPU运行资源。
本发明的技术效果：采用本发明克服了现有技术的不足，实现模拟量采集系统的小型化，BIT方法更为简洁，在不干扰正常采集功能的情况下，实现了更高的检测覆盖率。
附图说明
图1为本发明的一种多通道高精度模拟量采集系统及其BIT功能框图。
图2为本发明BIT方法流程图
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
图1是本发明提供的一种多通道高精度模拟量采集系统及其BIT功能框图。参照图1所示，该系统包括CPU+FPGA模块、信号调理电路、第一多路开关1、第二多路开关2、比例放大电路、后级多路开关和AD转换器。所述CPU+FPGA模块分别与机电管理和第一多路开关1、第二多路开关2、后级多路开关和AD转换器连接；所述第一多路开关1、第二多路开关2与信号调理电路、比例放大电路连接、第二多路开关2和AD转换器连接；所述信号调理电路分别与第一多路开关1和第二多路开关2相连；所述比例放大电路分别与前级多路开关和后级多路开关连接；所述后级多路开关分别于比例放大电路和AD转换器连接。
其中，所述CPU+FPGA模块，用于实现模拟量采集通道顺序配置、工作模式配置和BIT结果判断，通过内部并行总线访问FPGA数据缓冲区获取模拟量采集结果，并经算法处理后，通过总线上传至所述飞机机电管理系统；CPU+FPGA模块完成第一多路开关1、第二多路开关2、后级多路开关和AD转换器的配置。
系统按照以下方式进行BIT：
(1)正常采集时，所有通道顺序进行采集。
(2)当第一多路开关1或第二多路开关2分别切换至5V基准源模拟量输入通道，另一个切换至地。若2个高速AD转换器AD1和AD2采集结果差值<20mV时，且与理论值5V比较均小于10mV，则认为参考电源正常，进行步骤4；
(3)当AD1和AD2采集结果差值<20mV时，且与理论值5V比较差值均>10mV时，认为5V参考电源故障，进行步骤7；
(4)正常采集时，AD1和AD2采集结果差值<20mV时，认为工作正常；
(5)AD1和AD2的采集值差值在20mV和80mV之间时，认为采集精度下降。此时认为AD1和AD2采集值最接近5V参考源的通道正常，另一个通道采集精度下降。此时采用采集5V基准源误差小的通道作为正常采集通道，另一通道作为监测通道；
(6)AD1和AD2的采集值差值超过80mV时，认为有通道故障。此时采用采集5V基准源正确的通道作为正常采集通道，另一个通道故障；
(7)若5V参考源故障，则采用AD1作为正常采集通道，AD2不予采用。

Claims (4)

1.一种基于航空多通道高精度模拟量采集系统的BIT方法，其特征在于，航空多通道高精度模拟量采集系统包括CPU+FPGA模块、信号调理电路、第一多路开关(1)、第二多路开关(2)、比例放大电路、后级多路开关和AD转换器；所述CPU+FPGA模块分别与机电管理和第一多路开关(1)、第二多路开关(2)、后级多路开关、AD转换器连接；所述第一多路开关(1)、第二多路开关(2)与信号调理电路、比例放大电路连接、第二多路开关(2)和AD转换器连接；所述信号调理电路分别与第一多路开关(1)和第二多路开关(2)相连；所述比例放大电路分别与前级多路开关和后级多路开关连接；所述后级多路开关分别于比例放大电路和AD转换器连接；
所述CPU+FPGA模块，用于实现模拟量采集通道顺序配置和BIT结果判断，CPU通过内部总线访问FPGA数据缓冲区获取模拟量采集结果，并经算法处理后，得出BIT结果，并通过上传至飞机机电管理系统；
所述信号调理电路，与模拟量输入连接，用于实现所述模拟量输入信号调理及接口保护功能；
所述第一多路开关(1)，与所述信号调理电路连接，用于实现采集通道切换；
所述第二多路开关(2)，与所述信号调理电路连接，用于实现采集通道切换；
所述比例放大电路，分别与所述第一多路开关(1)和第二多路开关(2)连接，用于实现模拟量输入信号比例放大；
所述后级多路开关，与所述比例放大电路连接，用于实现模拟量输入调理后信号的最后汇总；
所述AD转换器采用2个高速AD转换器，供电方式为双端供电，与后级多路开关连接，用于实现模拟量输入信号采集；
所述航空多通道高精度模拟量采集系统BIT方法包括：
以下BIT过程不影响正常的采集顺序；
步骤1：判断参考源的故障情况；当第一多路开关(1)或第二多路开关(2)分别切换至参考源模拟量输入通道，另一个切换至地，即采集参考源通道时做如下判断；
a.若AD1和AD2采集结果差值<20mV时，且与理论值5V比较均小于10mV，则认为参考电源正常，进行步骤2；
b.当AD1和AD2采集结果差值<20mV时，且与理论值5V比较差值均>10mV时，认为5V参考电源故障；此时采用AD1作为正常采集通道，AD2不予采用；
步骤2：判断AD1与AD2的故障情况；
a.AD1和AD2的采集值差值小于20mV时，认为工作正常；
b.AD1和AD2的采集值差值在20mV和80mV之间时，认为采集精度下降；此时认为AD1和AD2采集值最接近5V参考源的通道正常，另一个通道采集精度下降；此时采用采集5V基准源误差小的通道作为正常采集通道，另一通道作为监测通道；
c.AD1和AD2的采集值差值超过80mV时，认为有通道故障；此时采用采集5V基准源正确的通道作为正常采集通道，另一个通道故障。
2.根据权利要求1所述的一种基于航空多通道高精度模拟量采集系统的BIT方法，其特征在于AD1与AD2采集值相反，在软件中需要取反。
3.根据权利要求1所述的一种基于航空多通道高精度模拟量采集系统的BIT方法，其特征在于采集过程由FPGA模块独立完成，不需要占用CPU运行资源。
4.根据权利要求1所述的一种基于航空多通道高精度模拟量采集系统的BIT方法，其特征在于所述比例放大电路采用仪表运放。
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