CN113203448A - 一种飞机油量测量抗干扰系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种飞机油量测量抗干扰系统，所述系统包括油量传感器、油箱内测量电缆、信号转换盒、燃油计算机，其中：燃油箱内设置至少两根油量传感器和油箱内测量电缆，在燃油箱外设置N个信号转换盒，所述N个信号转换盒分别安装在各个油箱内测量电缆出口处，每个油量传感器通过油箱内测量电缆连接，所述油量传感器用来测量燃油箱内油面高度，N个信号转换盒通过串联的方式将油箱内测量电缆连接到燃油计算机。
Description
技术领域
本发明属于航空技术领域，涉及一种飞机油量测量抗干扰系统。
背景技术
飞机油量测量系统用于在地面和飞行状态下，连续测量和指示飞机可用燃油量。目前绝大多数飞机油量测量系统采用电容式测量方式，主要组成部分为油量传感器、燃油计算机、补偿传感器以及测量线缆等，基本测量原理是：油量传感器感受燃油液面高度，通过测量线缆将信号发送给燃油计算机，燃油计算机对信号进行变换，结合密度、姿态等补偿计算出各油箱燃油质量，最后通过总线将测量数据发送给座舱显示系统，实现油量测量。
电容式油量测量系统结构简单、技术成熟、可靠，传感器对油箱环境的耐受性好，受油面波动影响较小，是目前国内外飞机广泛采用的油量测量方式。但是，由于电容式油量测量原理和特性，传感器信号在传输工程中很容易受到外界的干扰，导致油量指示异常，从而影响飞行计划。当前解决干扰问题的手段主要是屏蔽，即在油量传感器到燃油计算机之间的线缆增加金属屏蔽层，提高线缆的抗干扰能力，但飞机的油量传感器数量很多，分布不集中，且燃油计算机一般安装在机舱内，两者之间的线缆很长，采用金属屏蔽层无疑极大地增加了系统的重量。
发明内容
本发明的目的是：提供一种飞机油量测量系统抗干扰架构,在不增加系统重量的前提下，保证飞机在复杂电磁环境下油量测量功能不受影响，油量值准确可靠。
本发明提供一种飞机油量测量抗干扰系统，所述系统包括油量传感器、油箱内测量电缆、信号转换盒、燃油计算机，其中：
燃油箱内设置至少两根油量传感器和油箱内测量电缆，在燃油箱外设置N个信号转换盒，所述N个信号转换盒分别安装在各个油箱内测量电缆出口处，每个油量传感器通过油箱内测量电缆连接，所述油量传感器用来测量燃油箱内油面高度，N个信号转换盒通过串联的方式将油箱内测量电缆连接到燃油计算机。
具体的，所述N个信号转换盒通过串联的方式，利用CAN总线电缆将油箱内测量电缆连接到燃油计算机。
具体的，所述燃油箱内的油箱内测量电缆集中穿过油箱肋和大梁，所述油箱肋的肋板上安装有穿墙密封件，利用所述穿墙密封件进行密封，所述大梁上安装有屏蔽连接器，防止外界电磁干扰进入油箱。
具体的，所述系统还包括油箱外测量电缆，油箱外测量电缆连接所述油箱壁屏蔽连接器与所述信号转换盒，所述油箱外测量电缆采用金属屏蔽层。
具体的，所述油量传感器为交流电容式传感器，所述油量传感器结合飞机油箱形状布置。
具体的，所述信号转换盒的信号处理模块采用数字式零位平衡技术。
具体的，所述燃油计算机内置油量测量模块，用于接收信号转换盒的输入信号进行处理，计算燃油参数，并将所述燃油参数发送至机载座舱显示系统。
具体的，所述燃油参数包括各油箱油量、全机总油量。
本发明的有益效果是：飞机油量测量系统中电磁防护的薄弱环节主要是测量电缆，本发明所提供的一种抗干扰飞机油量测量系统架构，将大部分测量电缆设置在油箱内部，统一电缆穿油箱路径，充分利用飞机金属油箱的屏蔽能力，有效地减少电磁干扰。油箱外电缆出口处设置信号转换盒，就近采集多个油量传感器输出的模拟量信号，将油量传感器的模拟量信号变换成数字信号后发送给燃油计算机，极大提高抗干扰能力。
附图说明
图1是本发明提供的一种飞机油量测量抗干扰系统的结构示意图；
图2是本发明提供的一种数字式零位平衡技术原理框图；
图3是本发明提供的一种CAN网络架构。
具体实施方式
本发明属于航空技术领域，涉及一种飞机油量测量系统抗干扰架构。系统包括且不限于：油量传感器、穿墙密封件、屏蔽连接器、油箱内测量电缆、油箱外测量电缆、信号转换盒、CAN电缆、燃油计算机；本发明所提供的一种抗干扰飞机油量测量系统架构，将大部分测量电缆设置在油箱内部，统一电缆穿油箱路径，充分利用飞机金属油箱的屏蔽能力，有效地减少电磁干扰。油箱外电缆出口处设置信号转换盒，就近采集多个油量传感器输出的模拟量信号，将油量传感器的模拟量信号变换成数字信号后发送给燃油计算机，极大提高抗干扰能力。
实施例一
本发明的技术方案是：所述一种飞机油量测量系统抗干扰架构,系统包括且不限于：油量传感器、穿墙密封件、屏蔽连接器、油箱内测量电缆、油箱外测量电缆、信号转换盒、CAN总线电缆、燃油计算机，原理框图见图1。
油量传感器用来测量燃油箱内油面高度，采用交流(AC)电容式传感器，传感器内部不含有电气元器件，结合飞机油箱形状布置，每个油箱最少设置两根油量传感器互为备份。
油箱内测量电缆统一敷设路径，集中穿过油箱肋和大梁。在肋板上安装有穿墙密封件，防止线束通过时串油，大梁上安装有屏蔽连接器，防止外界电磁干扰进入油箱。
油箱外测量电缆用来连接油箱壁屏蔽连接器与信号转换盒，电缆采用金属屏蔽层。
在油箱外设置信号转换盒，安装在电缆出口附近，就近采集油量传感器信号，转换成数字量后通过CAN总线接口上传至燃油计算机。信号转换盒的信号处理模块采用数字式零位平衡技术。
系统设置燃油计算机，内置油量测量模块，接收来自各信号转换盒的输入信号进行处理，计算各油箱油量、全机总油量等参数，并将数据发送给机载座舱显示系统供机组使用。燃油计算机与信号转换盒通讯采用CAN网络架构。
实施例二
所述一种飞机油量测量系统抗干扰架构,系统包括且不限于：油量传感器、穿墙密封件、屏蔽连接器、油箱内测量电缆、油箱外测量电缆、信号转换盒、CAN总线电缆、燃油计算机，原理框图见图1。
油量传感器用来测量燃油箱内油面高度，采用交流(AC)电容式传感器，传感器内部不含有电气元器件。油量传感器结合飞机油箱形状布置，安装在油箱通气口反向一侧，若无法避免，应保持150mm距离。每个油箱最少设置两根油量传感器互为备份，正常情况下采用两根(或多根)油量传感器测量值平均值，当某一根(或多根)传感器受电磁干扰测量值被判定无效时，采用其余油量传感器测量值。
油量测量电缆用于将各传感器信号传输至信号转换盒。电缆通过导线和屏蔽连接器来实现油量传感器和信号转换盒之间的电气通信。
油箱内测量电缆采用分布式布局，由线束分叉与各油量传感器连接，根据油箱数量与大小划分1～4个组，各组内所有的传感器电缆统一敷设路径，集中穿过油箱肋和大梁，本案中每3个油箱划分为一组，全机共4个组。在肋板上安装有穿墙密封件，防止线束通过时串油，大梁上安装有屏蔽连接器，防止外界电磁干扰进入油箱。油箱内测量电缆采用带聚四氟乙烯导体绝缘和护套绝缘层导线，外层包覆耐油、耐磨的编织套，以防止导线破损，为减轻系统重量，不包覆金属屏蔽层。
油箱外测量电缆用来连接油箱壁屏蔽连接器与信号转换盒，其处于飞机结构的屏蔽保护之外。设置电缆长度不超过0.5米，电缆采用金属屏蔽层，保持屏蔽的连续性，以保护线束免受电磁干扰。
在油箱外设置信号转换盒，安装在电缆出口附近，每组电缆束对应一个，信号转换盒就近采集油量传感器信号。信号转换盒的信号处理模块采集转换油量传感器信号，转换后的结果送到数据处理模块，由数据处理模块将模拟量转换成数字量，然后将处理结果及自检测信息等按照通讯协议，通过CAN总线接口上传至燃油计算机。
信号转换盒的信号处理模块采用数字式零位平衡技术，是一种交流平衡式测量技术，它利用控制器控制下的数字器件完成平衡控制，抗干扰性能好。其原理框图如图2。
a)AC参考信号驱动由相移调整电路、DA转换电路及平衡电容组成的平衡桥臂；
b)AC激励信号分时驱动由电容式传感器组成的测量桥臂；
c)平衡桥臂与测量桥臂输出的交流信号相位差180°，两个交流信号经过求和电路求和，再经滤波、放大后，由零界值探测器产生再平衡监控信号；
d)控制单元接收再平衡监控信号，并控制零位平衡单元中的D/A转换器进行平衡控制。当检测到平衡桥臂与测量桥臂达到平衡，此时D/A转换器的数据就代表了传感器的电容值。
e)激励源单元产生AC参考信号、AC激励信号供零位平衡单元使用；
系统设置燃油计算机，内置油量测量模块，接收来自各信号转换盒的输入信号进行处理，计算各油箱油量、全机总油量等参数，并将数据发送给机载座舱显示系统供机组使用。燃油计算机与信号转换盒通讯采用CAN网络架构。CAN网络架构如图3所示。
CAN网络架构系统采用“手拉手”式连接，优点是网络稳定，不存在分支造成网络阻抗的不连续。CAN网络匹配电阻通过CAN负载配置在网络末端电缆处，任何一个或多个节点负载故障后，不会导致其它节点CAN网络故障。CAN网络采用专用的CAN电缆连接，CAN电缆的阻抗匹配性优于普通的双绞屏蔽线，更有利于CAN网络的稳定性。
Claims (8)
1.一种飞机油量测量抗干扰系统，其特征在于，所述系统包括油量传感器、油箱内测量电缆、信号转换盒、燃油计算机，其中：
燃油箱内设置至少两根油量传感器和油箱内测量电缆，在燃油箱外设置N个信号转换盒，所述N个信号转换盒分别安装在各个油箱内测量电缆出口处，每个油量传感器通过油箱内测量电缆连接，所述油量传感器用来测量燃油箱内油面高度，N个信号转换盒通串联的方式将油箱内测量电缆连接到燃油计算机。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述N个信号转换盒通过串联的方式，利用CAN总线电缆将油箱内测量电缆连接到燃油计算机。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃油箱内的油箱内测量电缆集中穿过油箱肋和大梁，所述油箱肋的肋板上安装有穿墙密封件，利用所述穿墙密封件进行密封，所述大梁上安装有屏蔽连接器，防止外界电磁干扰进入油箱。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括油箱外测量电缆，油箱外测量电缆连接所述油箱壁屏蔽连接器与所述信号转换盒，所述油箱外测量电缆采用金属屏蔽层。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述油量传感器为交流电容式传感器，所述油量传感器结合飞机油箱形状布置。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号转换盒的信号处理模块采用数字式零位平衡技术。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃油计算机内置油量测量模块，用于接收信号转换盒的输入信号进行处理，计算燃油参数，并将所述燃油参数发送至机载座舱显示系统。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述燃油参数包括各油箱油量、全机总油量。
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