CN108613718A - 航空油量传感器超远距离抗干扰测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到航空油量长距离抗干扰测量，具体涉及一种航空油量传感器超远距离抗干扰测量系统。本发明具备传输路径后分布电容修正补偿功能。后分布电容是指油位传感器反馈信号从传感器端传输到产品测量端整个路径上总的等效电容值。后分布电容会提供反馈信号的交流耦合通道，是造成交流激励法测量误差的主要来源。对于飞机测量环境来说，机上传输路径线缆材质，走线方式，连接端口处理均按照统一方式规范处理。通过不同机位产品不同通道传输路径的分布电容进行测量，建立耦合电容系数配置表，在公式解算时，对后分布电容进行分流补偿，可以消除绝大部分后分布电容造成的测量误差。

Description

航空油量传感器超远距离抗干扰测量系统

技术领域

本发明涉及到航空油量长距离抗干扰测量，具体涉及一种航空油量传感器超远距离抗干扰测量系统。

背景技术

航空油量的准确采集，可以减少飞机起飞时的备用燃油量，为飞机战术制定提供更准确的参考依据，对于航空领域各机型具有重要意义。目前航空各机型采用的是电容式油量传感器，油量传感器在接收到一定幅值一定频率的交流激励信号后，输出pF级的微小电容信号。通过专用测量电路采集，电路补偿，电容值解算，权重解算，飞行姿态补偿等步骤可以推算得到整机油量。

目前，机上复杂电磁环境下长距离传输时线缆上分布电容耦合分流对油量传感器测量的精度影响最大。因此，亟需新的测量补偿方法解决以上问题。

发明内容

本发明提供了一种航空油量传感器超远距离抗干扰测量方法，用于消除信号反馈通道上的分布电容耦合分流造成的精度影响。

一种航空油量传感器超远距离抗干扰测量方法，本方法基于航空油量传感器超远距离抗干扰测量系统，测量系统包括：激励输出单元、激励回采单元、6路激励输出通道、前分布电容、后分布电容、6路反馈通道、多路时分控制单元、比例运放电路单元和反馈电压采集单元。其中，激励输出单元输出信号通过保险丝F1和限流电阻R1向外输出理论幅值的激励信号，该激励信号为6路外部激励输出通道的公共激励端，每1路外部传输路径上均有分布电容，其中激励输出到达油量传感器之前的等效分布电容定义为前分布电容，反馈信号返回路径上的等效分布电容定义为后分布电容。各反馈通道的输入信号进入多路时分控制单元，通过分时选通在单一时刻进入比例运放电路单元，再经过反馈电压采集单元进行采集，本方法包括以下步骤：

(1)测量机上不同机位6路激励输出通道和6路反馈通道传输线缆的分布电容容值，形成耦合电容系数配置表并存储；

(2)测量系统上电初始化过程中，根据当前采集的机位信号，激励输出单元对外部油量传感器输出激励频率为f的交流激励信号；

(3)测量系统上电初始化过程中，根据当前采集的机位信号，调取该机位对应的耦合电容系数c_分布；

(4)将激励频率f，内部的参考电容值C_ref，反馈端的直流电压采集值V_反馈，激励采集端的直流电压采集值V_激励回采，当前机位当前通道耦合电容系数配置表中的值c_分布和反馈通路上的等效串接阻抗R代入补偿推算公式进行补偿解算，推算得到外部油量传感器的实际容值C_解算。

补偿推算公式为：

式中：

f——激励频率，单位为Hz；

C_解算——最终的油位传感器容值推算结果，单位为pF；

C_ref——内部的参考电容值，单位为pF；

V_反馈——反馈端的直流电压采集值，单位为V；

V_激励回采——激励采集端的直流电压采集值，单位为V；

c_分布——当前机位当前通道耦合电容系数配置表中的值，单位为nF；

R——反馈通路上的等效串接阻抗，单位为Ω。

附图说明

图1为前分布电容和后分布电容等效示意图。

图2为前分布电容和后分布电容示意图。

具体实施方式

一种航空油量传感器超远距离抗干扰测量方法，本方法基于航空油量传感器超远距离抗干扰测量系统，测量系统包括：激励输出单元、激励回采单元、6路激励输出通道、前分布电容、后分布电容、6路反馈通道、多路时分控制单元、比例运放电路单元和反馈电压采集单元。其中，激励输出单元输出信号通过保险丝F1和限流电阻R1向外输出理论幅值的激励信号，该激励信号为6路外部激励输出通道的公共激励端，每1路外部传输路径上均有分布电容，其中激励输出到达油量传感器之前的等效分布电容定义为前分布电容，反馈信号返回路径上的等效分布电容定义为后分布电容。

前分布电容和后分布电容等效电路示意图可参见图2。其中电容C2，C4和电阻R1，R2以及运算放大器N1构成了反相比例放大电路。运算放大器N2构成电压跟随器。电容C1为等效前分布电容。电容C3为等效后分布电容。

其电路级信号流向为：激励信号向外部油量传感器待测电容C2传输时，通过前分布电容C1耦合到地，形成衰减。信号在经过C2后形成两个旁路。旁路1为通过后分布电容C3耦合到地，旁路2为通过等效串接电阻R1输入运放N1的负输入端。运放N1的正端通过电阻R2到地。内部参考电容跨接在运放N1的负输入端和输出脚之间。则外部待测电容C2和内部参考电容C4构成比例放大电路。N1的输出信号经过运放N2构成的电压跟随器之后进行后端的信号处理单元。

所述耦合电容系数配置表。机上线缆走线的方式，材质和屏蔽处理措施均有严格规定，6路激励输出通道和6路反馈通道的耦合电容可以保持一个恒定值。将不同机位不同通道的等效分布电容分别进行测量形成耦合电容系数配置表，后分布电容示意图见图1。从分布电容上耦合分流的电流和反相比例电路干路电流遵循以下规律：

式中：

i_Total——激励源干路总电流有效值，单位为A；

i_Couple——耦合电容上分流电流有效值，单位为A；

i_FB——真正进入反馈比例电路的电流有效值，单位为A。

根据图2所示，可根据分布电容C和等效串接电阻R之间的阻抗关系推算i_Couple和i_FB之间的比例关系，依据该比例关系对最终直流反馈电压的值进行补偿。具体补偿过程为：

式中：

f——激励频率，单位为Hz；

i_FB——真正进入反馈比例电路的电流有效值，单位为A；

i_Total——激励源干路总电流有效值，单位为A；

c_分布——当前机位当前通道耦合电容系数配置表中的值，单位为nF；

R——反馈通路上的等效串接阻抗，单位为Ω。

各反馈通道的输入信号进入多路时分控制单元，通过分时选通在单一时刻进入比例运放电路单元，再经过反馈电压采集单元进行采集，本方法包括以下步骤：

(1)测量机上不同机位6路激励输出通道和6路反馈通道传输线缆的分布电容容值，形成耦合电容系数配置表并存储；

(2)测量系统上电初始化过程中，根据当前采集的机位信号，激励输出单元对外部油量传感器输出激励频率为f的交流激励信号；

(3)测量系统上电初始化过程中，根据当前采集的机位信号，调取该机位对应的耦合电容系数c_分布；

(4)将激励频率f，内部的参考电容值C_ref，反馈端的直流电压采集值V_反馈，激励采集端的直流电压采集值V_激励回采，当前机位当前通道耦合电容系数配置表中的值c_分布和反馈通路上的等效串接阻抗R代入补偿推算公式进行补偿解算，推算得到外部油量传感器的实际容值C_解算。

最终补偿后的电容解算结果为：

式中：

f——激励频率，单位为Hz；

C_解算——最终的油位传感器容值推算结果，单位为pF；

C_ref——内部的参考电容值，单位为pF；

V_反馈——反馈端的直流电压采集值，单位为V；

V_激励回采——激励采集端的直流电压采集值，单位为V；

c_分布——当前机位当前通道耦合电容系数配置表中的值，单位为nF；

R——反馈通路上的等效串接阻抗，单位为Ω。

通过实际工程验证，在多个激励频率全量程范围内，该补偿方法可以极大程度上抵消外部分布电容耦合分流造成的精度误差。

Claims (1)

1.一种航空油量传感器超远距离抗干扰测量方法，本方法基于航空油量传感器超远距离抗干扰测量系统，测量系统包括：激励输出单元、激励回采单元、6路激励输出通道、前分布电容、后分布电容、6路反馈通道、多路时分控制单元、比例运放电路单元和反馈电压采集单元；其中，激励输出单元输出信号通过保险丝F1和限流电阻R1向外输出理论幅值的激励信号，该激励信号为6路外部激励输出通道的公共激励端，每1路外部传输路径上均有分布电容，其中激励输出到达油量传感器之前的等效分布电容定义为前分布电容，反馈信号返回路径上的等效分布电容定义为后分布电容；各反馈通道的输入信号进入多路时分控制单元，通过分时选通在单一时刻进入比例运放电路单元，再经过反馈电压采集单元进行采集，其特征是，本方法包括以下步骤：

(1)测量机上不同机位6路激励输出通道和6路反馈通道传输线缆的分布电容容值，形成耦合电容系数配置表并存储；

(2)测量系统上电初始化过程中，根据当前采集的机位信号，激励输出单元对外部油量传感器输出激励频率为f的交流激励信号；

(3)测量系统上电初始化过程中，根据当前采集的机位信号，调取该机位对应的耦合电容系数c_分布；

(4)将激励频率f，内部的参考电容值C_ref，反馈端的直流电压采集值V_反馈，激励采集端的直流电压采集值V_激励回采，当前机位当前通道耦合电容系数配置表中的值c_分布和反馈通路上的等效串接阻抗R代入补偿推算公式进行补偿解算，推算得到外部油量传感器的实际容值C_解算；

补偿推算公式为：

式中：

f——激励频率，单位为Hz；

C_解算——最终的油位传感器容值推算结果，单位为pF；

C_ref——内部的参考电容值，单位为pF；

V_反馈——反馈端的直流电压采集值，单位为V；

V_激励回采——激励采集端的直流电压采集值，单位为V；

c_分布——当前机位当前通道耦合电容系数配置表中的值，单位为nF；

R——反馈通路上的等效串接阻抗，单位为Ω。