CN110969797A - 一种航空火警监测方法及电路 - Google Patents

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刘卫华
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Abstract

本发明涉及到机载远程接口技术领域，具体涉及一种航空火警监测方法及电路。本发明通过设置多信息采集点检测方式，实现了火警传感器信号的采集与火警传感器工作状态的监测，可以对火警传感器故障状态实时感知。通过增加采集时间戳的方式计算出火警传感器电阻值的变化速率，作为火警告警逻辑处理条件之一，能够识别因为火警传感器故障造成的虚警现象，有效的降低了火警告警的虚警率。

Description

一种航空火警监测方法及电路
技术领域
本发明涉及机载远程接口技术领域，具体涉及一种航空火警监测方法及电路。
背景技术
火警告警系统包括火警探测、处理及告警三部分。火警传感器实现火警探测功能，是热敏电阻，其阻值跟随周围环境温度变化；远程数据接口单元实现火警信号处理及告警功能，通过对火警传感器电压采集，计算出电阻值，判断是否发生火灾；确定发生火灾后，发出告警。
火警信号是机载机电系统中的关键信号，其可靠性对飞行安全极为重要，火警信号居高不下的虚警率严重影响飞机的出勤率，造成飞行任务的失败或延期。
现有火警监测电路通常实现方式是，采集火警传感器电压值并换算成电阻值，经过确定的几个采集周期的平均滤波后，与特定的门限值进行比较，判断火警是否发生。这种方法简单易实现，但容易受外界干扰或产品测量精度等因素，造成火警传感器电阻采集值跳变，导致火警虚警。
发明内容
本发明的目的是优化传统火警监测方式，解决火警传感器单点测量方式固有的易受干扰、精度差等问题，并提出以火警传感器电阻值变化率与火警传感器电阻值作为判断是否告警的两个条件的一种航空火警监测方法及电路。
本发明技术方案的一方面，
提出一种航空火警监测方法，综合采用火警传感器电阻值超过告警门限与火警传感器电阻值变化速率两个条件判断是否告警；
具体步骤包括：
步骤1检测火警传感器电阻两端压差，判断火警传感器当前阻值；
步骤2记录电压检测点的时间信息，对每个阻值设置时间戳；
步骤3根据步骤1和步骤2计算出火警传感器电阻阻值的变化率。
优选的，所述的一种航空火警监测方法，还包括对火警传感器开路和短路的检测
在火警传感器正端并联接地电阻Rs，检测电阻Rs两端的电压；
当火警传感器电阻正常时，电阻Rs两端的电压与火警传感器正端电压相同；
当火警传感器电阻开路时，电阻Rs两端的电压约等于激励源Ve的电压；
当火警传感器电阻短路时，电阻Rs两端的电压约等于0。
本发明的另一方面，提出一种航空火警监测电路，包括数据采集模块、软件滤波模块、计算模块；所述数据采集模块采集火警传感器电阻信息，传递给软件滤波模块；所述软件滤波模块对测量应用附加滤波，并传递给计算模块；所述计算模块根据收到的信息计算火警传感器电阻值与火警传感器电阻值变化速率。
优选的，所述的一种航空火警监测电路，所述数据采集模块具体包括：包括激励源Ve、分压电阻R1、接地电阻Rs、差分测量电路、第一电压测量电路、第二电压测量电路；
所述激励源Ve激励火警传感器；
所述差分测量电路测量火警传感器电阻两端压差；
所述第一电压测量电路测量火警传感器电阻负端电压；
所述第二电压测量电路测量接地电阻Rs两端电压。
优选的，所述的一种航空火警监测电路，
激励源Ve串联分压电阻R1与火警传感器正端，接地电阻Rs一端并联火警传感器正端另一端接地；
差分测量电路的两个输入端，一端连接至火警传感器正端与分压电阻R1之间，另一端连接至火警传感器负端；
第一电压测量电路连接至火警传感器负端；
第二电压测量电路连接至火警传感器正端与接地电阻Rs之间。
优选的，所述的一种航空火警监测电路，还包括自检测模块，所述自检测模块由激励源Ve串联自检测电阻R2连接至火警传感器负端组成，激励源Ve提高火警传感器负端电压值，差分测量电路监测火警传感器电阻两端压差变化，根据分压电阻R1与自检测电阻R2的阻值比例检测采集数值是否准确。
优选的，所述的一种航空火警监测电路，所述数据采集模块还包括第三电压测量电路，所述第三电压测量电路直接检测激励源Ve的电压，用于校准采集数据。
本发明的有益效果：
本发明通过以火警传感器电阻值变化率与火警传感器电阻值作为判断是否告警的两个条件可以降低飞机火警告警虚警率，提高了飞机火警告警任务可靠性，可以区分火警传感器开路故障和短路故障，提高火警监测的准确性，降低火警虚警率。
附图说明
图1火警监测电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本技术方案做进一步详细说明。
一、火警监测电路
该火警监测电路包括数据采集模块、软件滤波模块、计算模块。
1、数据采集模块电路连接关系
设置产品激励源Ve(+15V)，用于给外部传感器提供激励源，并进行电路自检测，为产品内部信号。
设置分压电阻R1，产品内部，分压电阻R1(15kΩ)一端连接至内部激励源Ve，另一端连接至硬件输出接口Hw/a，产品外部通过电缆连接到火警传感器正端，信号命名为Exc_A。
设置自检测电阻R2(15kΩ)实现电路自检测功能，产品内部R2一端连接至激励源Ve(+15V)，另一端连接至硬件输出接口信号Hw/d，外部通过电缆连接火警传感器负端，信号命名为BIT。
设置接地电阻Rs(1MΩ)，在产品内部，Rs一端连接至产品内部地，另一端连接至硬件输入采集接口Hw/e；产品外部通过电缆连接至火警传感器正端，信号命名为Sig End。
设置差分测量电路，其测量范围为0～10V。差分测量电路正端在产品内部连接至硬件输入采集接口Hw/b，产品外部通过电缆连接至火警传感器正端，信号命名为SigStart；差分测量电路负端连接至硬件输入采集接口Hw/c，通过外部电缆连接至火警传感器负端，信号命名为Sig 0V。
设置第一电压测量电路，该电路为单端模拟量采集电路，产品内部连接至硬件输入采集接口Hw/c，外部通过电缆连接至火警传感器负端，信号命名为Sig 0V。
设置第二电压测量电路，该电路为单端模拟量采集电路，产品内部连接至硬件输入采集接口Hw/f，外部通过电缆连接至火警传感器与Hw/e之间，信号命名为Sig End Mon。
设置第三电压测量电路，该电路为单端模拟量采集电路，产品内部连接至激励源Ve，监测激励源Ve的电压，用于校准采集数据。
2、软件滤波设计
软件对采集模块测量结果进行附加滤波，采用单极点滤波器进行处理。
3、计算模块
火警传感器信号经过数据采集模块调理、转换后变成数字信号，进入软件滤波器处理后，得到：
a)该值Hw/b和Hw/c点的电压值的差值(Hw/b-Hw/c)；
b)Hw/c点的电压值；
c)Hw/f点的电压值；
d)各电压采集值得时间戳。
1)由(Hw/b-Hw/c)的电压值计算出火警传感器电阻值。
2)根据时间戳标识，对传感器两端电阻采集值得时间进行记录，计算时间间隔。
3)结合火警传感器电阻值和时间间隔，计算出火警传感器电阻值的变化速率。
二、火警状态与告警逻辑
火警告警逻辑包括火警传感器状态确认与告警逻辑设计两部分内容。
1、火警传感器状态
正常状态：(Hw/b)-(Hw/c)为高电平，Hw/c点为低电平，Hw/f点为高电平。
开路故障：(Hw/b)-(Hw/c)为低电平，Hw/c点为高电平，Hw/f点为高电平。
短路故障：(Hw/b)-(Hw/c)为低电平，Hw/c点为低电平，Hw/f点为低电平。
火警故障：(Hw/b)-(Hw/c)为递减，Hw/c点为低电平，Hw/f点为递减。
注：因模拟量采集存在误差，因此火警传感器故障状态使用高/低电平状态表示，高电平表示约15V，低电平表示约0V，具体判断门限值通过软件可调节。
火警监测电路测量特性
Figure BDA0002273080410000051
2、火警告警逻辑
火警告警逻辑处理需要2个条件，分别是：
条件1：火警传感器电阻值超过告警门限(软件可设置)；
条件2：火警传感器变化速率；
条件3：火警传感器工作状态(正常/开路/短路)；
具体逻辑如下：
当火警传感器电阻未超过告警门限，且未发生火警传感器短路故障时，则认为无火警故障，此时不告警；
火警传感器电阻值超过告警门限时，但电阻值变化速率太快(比如从30kΩ下降突变至0欧姆所用时间远小于20ms)，则火警传感器短路故障,此时不告警。
测量到火警传感器电阻值超过告警门限时，且电阻值变化速率慢，比如每变化2kΩ所用时间远超过20ms，则认为火警真实存在，此时进行火警告警。

Claims (7)

1.一种航空火警监测方法，其特征在于，综合采用火警传感器电阻值超过告警门限与火警传感器电阻值变化速率两个条件判断是否告警；
具体步骤包括：
步骤1检测火警传感器电阻两端压差，判断火警传感器当前阻值；
步骤2记录电压检测点的时间信息，对每个阻值设置时间戳；
步骤3根据步骤1和步骤2计算出火警传感器电阻阻值的变化率。
2.根据权利要求1所述的一种航空火警监测方法，其特征在于，还包括对火警传感器开路和短路的检测
在火警传感器正端并联接地电阻Rs，检测电阻Rs两端的电压；
当火警传感器电阻正常时，电阻Rs两端的电压与火警传感器正端电压相同；
当火警传感器电阻开路时，电阻Rs两端的电压约等于激励源Ve的电压；
当火警传感器电阻短路时，电阻Rs两端的电压约等于0。
3.一种航空火警监测电路，其特征在于，包括数据采集模块、软件滤波模块、计算模块；所述数据采集模块采集火警传感器电阻信息，传递给软件滤波模块；所述软件滤波模块对测量应用附加滤波，并传递给计算模块；所述计算模块根据收到的信息计算火警传感器电阻值与火警传感器电阻值变化速率。
4.根据权利要求3所述的一种航空火警监测电路，其特征在于，所述数据采集模块具体包括：包括激励源Ve、分压电阻R1、接地电阻Rs、差分测量电路、第一电压测量电路、第二电压测量电路；
所述激励源Ve激励火警传感器；
所述差分测量电路测量火警传感器电阻两端压差；
所述第一电压测量电路测量火警传感器电阻负端电压；
所述第二电压测量电路测量接地电阻Rs两端电压。
5.根据权利要求4所述的一种航空火警监测电路，其特征在于，
激励源Ve串联分压电阻R1与火警传感器正端，接地电阻Rs一端并联火警传感器正端另一端接地；
差分测量电路的两个输入端，一端连接至火警传感器正端与分压电阻R1之间，另一端连接至火警传感器负端；
第一电压测量电路连接至火警传感器负端；
第二电压测量电路连接至火警传感器正端与接地电阻Rs之间。
6.根据权利要求5所述的一种航空火警监测电路，其特征在于，还包括自检测模块，所述自检测模块由激励源Ve串联自检测电阻R2连接至火警传感器负端组成，激励源Ve提高火警传感器负端电压值，差分测量电路监测火警传感器电阻两端压差变化，根据分压电阻R1与自检测电阻R2的阻值比例检测采集数值是否准确。
7.根据权利要求4所述的一种航空火警监测电路，其特征在于，所述数据采集模块还包括第三电压测量电路，所述第三电压测量电路直接检测激励源Ve的电压，用于校准采集数据。
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