CN114577241A - 一种光纤多模块多参数机载独立测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤多模块多参数机载独立测试方法，该测试方法的流程包括以下两种模式：测试数据记录模式和测试数据监测模式，测试数据记录模式为仪器根据配置的参数，在飞行状态下采集记录原始数据；测试数据监测模式为在配置参数的基础上，通过仪器面板对部分参数进行设置、启动、停止等操作，对采集到的数据进行滤波、插值、寻峰，通过事先存储的标定数据将波长值转换为温度、应变、压力、加速度等物理量。本发明在配置参数的基础上，通过仪器面板实现采集、存储、回放、处理以及下传武器装备运行状态下的多路光纤动态参数数据，全方位感知武器装备服役状态中结构等状态变化。
Description
技术领域
本发明涉及光纤传感测试技术领域，尤其涉及一种光纤多模块多参数机载独立测试方法。
背景技术
光纤传感技术近年来在测试领域得到了广泛的应用。尤其在军事装备测试领域，越来越多的装备测试采用了光纤传感技术进行测试，但该结合技术方面仍旧没有具体的技术方法，即现今的武器装备仍无法同时实现机载装备温度、应变、压力、加速度等动、静态物理量信号采集、传输、处理与显示，不能同时稳定实时监测武器装备的温度、变形、压力以及振动等参数和状态。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的一种光纤多模块多参数机载独立测试方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种光纤多模块多参数机载独立测试方法，该测试方法的流程包括以下两种模式：测试数据记录模式和测试数据监测模式，所述测试数据记录模式为仪器根据配置的参数，在飞行状态下采集记录原始数据；所述测试数据监测模式为在配置参数的基础上，通过仪器面板对部分参数进行设置、启动、停止等操作，对采集到的数据进行滤波、插值、寻峰，通过事先存储的标定数据将波长值转换为温度、应变、压力、加速度等物理量。
优选地，在配置参数的基础上，所述机载独立测试中设备需要完成以下步骤：
a)对测量数据进行接收、存储和显示；
b)控制采集开始、停止、自检和回放；
b)对数据进行物理量转换、滤波、插值、寻峰；
c)通过屏幕显示物理量数值、曲线和报警信息；
d)通过网口收发网络数据和指令；
e)通过指示灯显示光路通断信息。
优选地，所述接收测量数据需要测试模块发送串行数据，GMSL接口芯片接收到之后解码成并行数据发送给FPGA，FPGA将数据通过MIPI接口，硬件设置中断后传给ARM。
优选地，所述存储测量数据为ARM接收到的原始数据中包含的光谱数据，再通过滤波、插值、寻峰算法转换成中心波长、物理量数据。
优选地，所述显示测量数据为用户通过按键选择在屏幕上显示某个通道物理量数值或曲线。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本申请在配置参数的基础上，通过仪器面板实现采集、存储、回放、处理以及下传武器装备运行状态下的多路光纤动态参数数据，全方位感知武器装备服役状态中结构等状态变化。
2、本申请通过利用光纤传感技术，实现了机载装备温度、应变、压力、加速度等动、静态物理量信号采集、传输、处理与显示，能稳定实时监测武器装备的温度、变形、压力以及振动等参数和状态。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例提供的光纤式多参量综合测试系统框图的结构示意图；
图2示出了根据本发明实施例提供的嵌入式处理模块硬件设计框图的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：
一种光纤多模块多参数机载独立测试方法，该测试方法的流程包括以下两种模式：测试数据记录模式和测试数据监测模式，测试数据记录模式为仪器根据配置的参数，在飞行状态下采集记录原始数据，适用全自动在线采集记录数据的场景；测试数据监测模式为在配置参数的基础上，通过仪器面板对部分参数进行设置、启动、停止等操作，对采集到的数据进行滤波、插值、寻峰，通过事先存储的标定数据将波长值转换为温度、应变、压力、加速度等物理量，适用于飞行过程中测试数据的监测和飞行前的仪器检查。
具体的，如图1所示，采集前端的每个测试模块均可连接温度、应变、压力、加速度等类型传感器，也支持一根光纤同时串接多种类型的传感器，用户可以根据实际需求灵活改变每个模块以及每根光纤上的传感器配置，其中嵌入式处理模细分为以下六个单元。
数据存储单元：不借助外部计算机或设备的情况下，仪器自身可以连续完整的存储所有模块全部全速工作条件下产生的数据。
显示及按键单元：在不借助外部计算机的情况下，可以对采集到的数据行滤波，插值，寻峰，通过事先存储的标定数据将波长值转换为温度、应变、压力、加速度等物理量。可以通过预先设置的阈值，实现简单的报警功能，例如：温度超限。
报警、自检单元：仪器本身具备宽温OLED显示屏和按键，在不连接外部计算机的情况下，可以实现简单的人机交互功能，如选择并显示某个通道的光谱、中心波长、温度、应变、压力、加速度数值或曲线。
中央控制单元：上面介绍的测试模块输出的数据通过GMSL数据接口送给嵌入式处理模块，该嵌入式处理模块相当于仪器的大脑，负责数据的存储、处理与数据导出，同时接受外部控制与指令，负责仪器内部工作流程的整体控制，协调测试模块的同步工作，接受北斗、IMU模块的数据，并与应变、温度、压力、振动等测试数据进行同步记录。该模块内部主要由FPGA+ARM+接口芯片+固态SSD硬盘组成，其硬件设计框图如图2所示。接口芯片接收到串行数据之后，解码成并行数据送给FPGA，FPGA将数据通过MIPI接口传给ARM来处理，并将数据通过PCIE接口存储到SSD硬盘中。
通信接口单元：可以通过地面计算机识别设备，对机载数据进行下传，并对飞行测试任务进行参数配置，如采样速度、开启通道等，支持多种启停模式，如定时、触发、指令等，支持二次编程。
电气接口单元：可以接收北斗授时和经纬度信息，将时间和经纬度数据打标到应变、温度、压力、振动数据上。可以接收惯导IMU姿态数据，将惯导姿态数据打标到应变、温度、压力、振动数据上。可以接入机载28V电源，并转换为仪器内部的12V和5V电源，电源可以输出大于100W的功耗。
具体的，在配置参数的基础上，机载独立测试中设备需要完成以下步骤：
a)对测量数据进行接收、存储和显示；
b)控制采集开始、停止、自检和回放；
b)对数据进行物理量转换、滤波、插值、寻峰；
c)通过屏幕显示物理量数值、曲线和报警信息；
d)通过网口收发网络数据和指令，如数据下传、config文件解析、工作模式管理、网络指令接收等功能；
e)通过指示灯显示光路通断信息。
具体的，接收测量数据需要测试模块发送串行数据，GMSL接口芯片接收到之后解码成并行数据发送给FPGA，FPGA将数据通过MIPI接口，硬件设置中断后传给ARM。存储测量数据为ARM接收到的原始数据中包含的光谱数据，再通过滤波、插值、寻峰算法转换成中心波长、物理量数据。显示测量数据为用户通过按键选择在屏幕上显示某个通道物理量数值或曲线。
具体的，采集开始的操作流程为：通过按键“采集开始”进行控制，给光谱仪发送同步信号和北斗、IMU等附加数据，光谱仪内FPGA在外触发信号的上升沿控制InGaAs进行曝光，产生光电探测器阵列的驱动时序。驱动信号通过电压驱动电路进行电平转换，驱动InGaAs进行光电转换产生模拟信号，模拟信号经过一个二阶巴特沃斯滤波器，进入模拟前端芯片(Analog Front End简称：AFE)，由AFE对模拟视频信号进行CDS、增益调整及AD变换等模拟信号处理产生光谱数据，最终由FPGA对AFE送来的数据流进行数据格式变换、数字滤波、插值等处理，通过GMSL同轴输出给嵌入式处理模块。
采集停止的操作流程为：通过按键“采集停止”进行控制，关闭同步信号和北斗、IMU等附加数据的发送，关闭光谱仪，清空缓存空间，停止数据采集。
自检的操作流程为：进行硬件模块和软件版本识别，再进行一次snap采集，用于识别传感器数量和确定初始中心波长，在屏幕上显示硬件模块、软件版本、识别出的传感器数量等自检信息。
回放的操作流程为：通过按键“回放”进行控制，对最近一次采集任务的所有模块数据按照设定采样频率进行重采样或回放过程。
综上所述，本实施例所提供的一种光纤多模块多参数机载独立测试方法，实现了机载装备温度、应变、压力、加速度等动、静态物理量信号采集、传输、处理与显示，能稳定实时监测武器装备的温度、变形、压力以及振动等参数和状态。
实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种光纤多模块多参数机载独立测试方法，其特征在于，该测试方法的流程包括以下两种模式：测试数据记录模式和测试数据监测模式，所述测试数据记录模式为仪器根据配置的参数，在飞行状态下采集记录原始数据；所述测试数据监测模式为在配置参数的基础上，通过仪器面板对部分参数进行设置、启动、停止等操作，对采集到的数据进行滤波、插值、寻峰，通过事先存储的标定数据将波长值转换为温度、应变、压力、加速度等物理量。
2.根据权利要求1所述的一种光纤多模块多参数机载独立测试方法，其特征在于，在配置参数的基础上，所述机载独立测试中设备需要完成以下步骤：
a)对测量数据进行接收、存储和显示；
b)控制采集开始、停止、自检和回放；
b)对数据进行物理量转换、滤波、插值、寻峰；
c)通过屏幕显示物理量数值、曲线和报警信息；
d)通过网口收发网络数据和指令；
e)通过指示灯显示光路通断信息。
3.根据权利要求2所述的一种光纤多模块多参数机载独立测试方法，其特征在于，所述接收测量数据需要测试模块发送串行数据，GMSL接口芯片接收到之后解码成并行数据发送给FPGA，FPGA将数据通过MIPI接口，硬件设置中断后传给ARM。
4.根据权利要求2所述的一种光纤多模块多参数机载独立测试方法，其特征在于，所述存储测量数据为ARM接收到的原始数据中包含的光谱数据，再通过滤波、插值、寻峰算法转换成中心波长、物理量数据。
5.根据权利要求2所述的一种光纤多模块多参数机载独立测试方法，其特征在于，所述显示测量数据为用户通过按键选择在屏幕上显示某个通道物理量数值或曲线。
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