CN115031863B - 一种阻滞式总温传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种阻滞式总温传感器，涉及航空电子技术领域，包括总温探头（1）、解算组件（2）和法兰盘（3）；所述总温探头（1）的内部设置有进气道（11）、阻滞腔（12）、铂电阻敏感元件（13）、光纤光栅敏感元件（14）、超声波发声单元（15）和超声波接收单元（16）；所述解算组件（2）的内部设置有超声波解算组件（21）、铂电阻解算组件（22）、光纤解算组件（23）、一号余度管理组件（24）、二号余度管理组件（25）、一号总线控制组件（26）、二号总线控制组件（27）和插座（28）；本发明能够降低大气数据系统模拟量测量传输的管理难度，提高飞行大气参数的测量精度和可靠性。

Description

一种阻滞式总温传感器

技术领域

本发明涉及航空电子技术领域，具体而言，涉及一种阻滞式总温传感器。

背景技术

大气总温是大气数据中重要的组成部分，是飞行器飞行速度造成气动加热的直观体现，能够帮助飞行器维持机体结构强度，不处于危险的飞行包线范围。通过大气总温可以解算大气静温，从而帮助飞行员、乘客及设备处于安全的温度环境。在飞行器上，一般使用总温传感器（Total Temperture Sensor）来测量大气总温，总温传感器又称为总温探头或阻滞温度传感器，其工作原理是通过气动设计是大气来流运动速度降低到0或者非常接近0，再利用温度敏感元件测量大气来流滞止状态的温度从而直接测量大气总温。现有技术中为了满足飞机航电系统余度需求，总温传感器一般采用多余度配置。典型的机载总温传感器是双余度传感器，即使用双余度铂电阻作为温度敏感元件，大型飞机会安装两只以上的总温传感器，小型飞机则安装一只。

然而，由于所有余度的探测原理均为铂电阻，不能忽视由于加工工艺质量等问题带来共模故障，对飞机飞行安全造成影响的潜在风险。需要通过严格控制铂电阻材料质量、加工工艺和进行性能筛选，再进行温度电阻补偿，才能够满足输出精度的要求，这些工艺方法显著地增加了总温传感器的生产难度和不合格率，增加了产品的成本。同时，为了满足机载大气数据探头外场可更换的需求，用于解调总温传感器电阻信号的大气数据计算机（ADC）、大气惯性基准单元（ADIRS）、大气数据模块（ADM）等航电设备都需要设计相关的通用电阻解调电路，再考虑到机上信号电缆带来的随机误差，对大气总温带来了大量的探测精度损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阻滞式总温传感器，其能够解决现有技术中总温传感器存在测量原理单一、精度提升困难等问题。

本发明的技术方案为：

本申请提供一种阻滞式总温传感器，其包括包括总温探头、解算组件和法兰盘，上述总温探头通过上述法兰盘与上述解算组件连接；上述总温探头的内部设置有进气道，上述进气道内设置有阻滞腔，上述阻滞腔内部设置有铂电阻敏感元件和光纤光栅敏感元件，上述阻滞腔的外部腔壁上设置有成对的超声波发声单元和超声波接收单元；上述解算组件的内部设置有超声波解算组件、铂电阻解算组件、光纤解算组件、一号余度管理组件、二号余度管理组件、一号总线控制组件、二号总线控制组件和插座，上述超声波解算组件分别与上述超声波发声单元和上述超声波接收单元连接，上述铂电阻敏感元件和上述铂电阻解算组件连接，上述光纤光栅敏感元件和上述光纤解算组件连接，上述超声波解算组件、上述铂电阻解算组件、上述光纤解算组件均与上述一号余度管理组件连接，同时上述超声波解算组件、上述铂电阻解算组件、上述光纤解算组件均与上述二号余度管理组件连接，上述一号余度管理组件与上述一号总线控制组件连接，上述二号余度管理组件与上述二号总线控制组件连接，上述一号总线控制组件、上述二号总线控制组件均与上述插座电连接。

进一步地，上述超声波解算组件包括超声波驱动单元、波形采集单元、一号同步采集单元、时间解算单元和一号温度计算单元，上述超声波驱动单元的一端与上述超声波发声单元连接，上述超声波驱动单元的另一端与上述一号同步采集单元连接，上述波形采集单元的一端与上述一号同步采集单元连接，上述波形采集单元的另一端与上述超声波接收单元连接，上述一号同步采集单元与上述时间解算单元连接，上述时间解算单元与上述一号温度计算单元的一端连接，上述一号温度计算单元的另一端分别与上述一号余度管理组件和上述二号余度管理组件连接

进一步地，上述铂电阻敏感元件包括一号铂电阻和二号铂电阻，上述一号铂电阻和上述二号铂电阻为绕线式铂电阻、薄膜式铂电阻或铂基合金材料电阻。

进一步地，上述铂电阻解算组件包括恒流源激励单元、一号电压采集单元、一号模数转换单元、二号温度计算单元、一号信号输出单元、一号桥臂电阻、二号桥臂电阻、三号桥臂电阻、恒压源激励单元、二号电压采集单元、二号模数转换单元和三号温度计算单元，上述恒流源激励单元与上述一号铂电阻并联连接，上述一号电压采集单元分别与上述恒流源激励单元和上述一号铂电阻连接，上述一号模数转换单元与上述一号电压采集单元连接，上述二号温度计算单元与上述一号模数转换单元连接，上述一号信号输出单元分别与上述二号温度计算单元、上述一号余度管理组件、上述二号余度管理组件和上述三号温度计算单元连接，上述二号模数转换单元与上述三号温度计算单元连接，上述二号电压采集单元分别与上述二号模数转换单元、三号桥臂电阻和上述二号铂电阻连接，上述三号桥臂电阻与上述恒压源激励单元连接，上述二号铂电阻和上述一号桥臂电阻连接，上述二号铂电阻和上述一号桥臂电阻与上述恒压源激励单元并联连接，上述二号桥臂电阻和上述三号桥臂电阻与上述恒压源激励单元并联连接。

进一步地，上述光纤光栅敏感元件包括一号光栅和二号光栅，上述光纤解算组件包括可调谐激光器、一号光纤隔离器、一号光纤耦合器、一号光电转换器、三号模数转换单元、二号同步采集单元、号温度计算单元、二号信号输出单元、宽带激光器、二号光纤隔离器、二号光纤耦合器、可调节F-P滤波器、二号光电转换器、号模数转换单元、三号同步采集单元、号温度计算单元，上述一号光栅与上述一号光纤耦合器连接，上述一号光纤耦合器分别与上述一号光纤隔离器和上述一号光电转换器连接，上述一号光纤隔离器与上述可调谐激光器连接，上述一号光电转换器与上述三号模数转换单元连接，上述二号同步采集单元分别与上述可调谐激光器、上述三号模数转换单元和上述号温度计算单元连接，上述二号信号输出单元分别与上述号温度计算单元、上述一号余度管理组件、上述二号余度管理组件和上述号温度计算单元连接，上述三号同步采集单元分别与上述号温度计算单元、上述可调节F-P滤波器和上述号模数转换单元连接，上述可调节F-P滤波器通过上述二号光电转换器与上述号模数转换单元连接，上述可调节F-P滤波器与上述二号光纤耦合器连接，上述二号光纤耦合器分别与上述二号光栅和上述二号光纤隔离器连接，上述二号光纤隔离器与上述宽带激光器连接。

进一步地，上述超声波发声单元和上述超声波接收单元均为基于压电晶体、电容式或MEMS原理的超声波换能器。

相对于现有技术，本发明至少具有如下优点或有益效果：

（1）本申请提供的一种阻滞式总温传感器，通过多种感知和检测原理测量大气总温，具备精度补偿和余度管理能力，以多余度总线信号形式输出满足飞行器控制精度要求和可靠性要求的大气总温参数，解决了现有总温传感器测量原理单一，精度提升困难的难题；

（2）本申请提供的一种阻滞式总温传感器能够降低大气数据系统模拟量测量传输的管理难度，提高飞行大气参数的测量精度和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的一种阻滞式总温传感器的示意性结构图；

图2为本发明实施例的一种阻滞式总温传感器的内部结构示意图；

图3为超声波测温通道的结构示意图；

图4为铂电阻测温通道的结构示意图；

图5为光纤测温通道的结构示意图；

1、总温探头；11、进气道；12、阻滞腔；13、铂电阻敏感元件；131、一号铂电阻；132、二号铂电阻；14、光纤光栅敏感元件；141、一号光栅；142、二号光栅；15、超声波发声单元；16、超声波接收单元；2、解算组件；21、超声波解算组件；211、超声波驱动单元；212、波形采集单元；213、一号同步采集单元；214、时间解算单元；215、一号温度计算单元；22、铂电阻解算组件；221、恒流源激励单元；222、一号电压采集单元；223、一号模数转换单元；224、二号温度计算单元；225、一号信号输出单元；226、一号桥臂电阻；227、二号桥臂电阻；228、三号桥臂电阻；229、恒压源激励单元；2210、二号电压采集单元；2211、二号模数转换单元；2212、三号温度计算单元；23、光纤解算组件；231、可调谐激光器；232、一号光纤隔离器；233、一号光纤耦合器；234、一号光电转换器；235、三号模数转换单元；236、二号同步采集单元；237、四号温度计算单元；238、二号信号输出单元；239、宽带激光器；2310、二号光纤隔离器；2311、二号光纤耦合器；2312、可调节F、P滤波器；2313、二号光电转换器；2314、四号模数转换单元；2315、三号同步采集单元；2316、五号温度计算单元；24、一号余度管理组件；25、二号余度管理组件；26、一号总线控制组件；27、二号总线控制组件；28、插座；3、法兰盘。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。

请参阅图1、图2，图1所示为本申请实施例提供的一种阻滞式总温传感器的示意性结构图，图2所示为本申请实施例提供的一种阻滞式总温传感器的内部结构示意图。

本申请提供一种阻滞式总温传感器，其包括包括总温探头1、解算组件2和法兰盘3，总温探头1通过法兰盘3与解算组件2连接；总温探头1的内部设置有进气道11，进气道11内设置有阻滞腔12，阻滞腔12内部设置有铂电阻敏感元件13和光纤光栅敏感元件14，阻滞腔12的外部腔壁上设置有成对的超声波发声单元15和超声波接收单元16；解算组件2的内部设置有超声波解算组件21、铂电阻解算组件22、光纤解算组件23、一号余度管理组件24、二号余度管理组件25、一号总线控制组件26、二号总线控制组件27和插座28，超声波解算组件21分别与超声波发声单元15和超声波接收单元16连接，铂电阻敏感元件13和铂电阻解算组件22连接，光纤光栅敏感元件14和光纤解算组件23连接，超声波解算组件21、铂电阻解算组件22、光纤解算组件23均与一号余度管理组件24连接，同时超声波解算组件21、铂电阻解算组件22、光纤解算组件23均与二号余度管理组件25连接，一号余度管理组件24与一号总线控制组件26连接，二号余度管理组件25与二号总线控制组件27连接，一号总线控制组件26、二号总线控制组件27均与插座28电连接。

其中，超声波解算组件21分别与超声波发声单元15和超声波接收单元16连接形成超声波测温通道，铂电阻敏感元件13和铂电阻解算组件22连接形成铂电阻测温通道，光纤光栅敏感元件14和光纤解算组件23连接形成光纤测温通道，超声波测温通道、铂电阻测温通道和光纤测温通道均用于测量阻滞腔12内部的大气总温。

需要说明的是，总温探头1用于将大气来流阻滞并以多种原理测量大气总温信号；解算组件2用于以多种原理检测大气总温信号并进行多种信号之间的余度管理，从而得到满足飞行器控制精度要求和可靠性要求的大气总温参数，以多余度总线信号形式输出；法兰盘3用于将阻滞式总温传感器安装在飞行器上；在总温探头1中，大气来流进入进气道11后，一部分气流分流进入阻滞腔12，在阻滞腔12内部进入滞止状态，阻滞腔12内部的温度为大气总温。

请参阅图3，图3所示为超声波测温通道的结构示意图。

作为一种优选的实施方式，超声波解算组件21包括超声波驱动单元211、波形采集单元212、一号同步采集单元213、时间解算单元214和一号温度计算单元215，超声波驱动单元211的一端与超声波发声单元15连接，超声波驱动单元211的另一端与一号同步采集单元213连接，波形采集单元212的一端与一号同步采集单元213连接，波形采集单元212的另一端与超声波接收单元16连接，一号同步采集单元213与时间解算单元214连接，时间解算单元214与一号温度计算单元215的一端连接，一号温度计算单元215的另一端分别与一号余度管理组件24和二号余度管理组件25连接。

将超声波发声单元15和超声波接收单元16之间的距离为固定值即阻滞腔长度设为d，设超声波发声单元15发射声波后t秒超声波接收单元16接收到声波信号，则可以得到超声波在阻滞腔12内部的传播速度V的关系式为：

V = d / t

由于大气来流在阻滞腔12内部进入滞止状态，流速几乎为0，此时超声波在阻滞腔12内部的传播速度V与阻滞腔12内部大气总温TAT的关系为：

其中，20.046331和273.15为参数，大气总温TAT的单位为℃；

由此得到超声波测温通道计算大气总温的公式为：

其中，20.046331和273.15为参数，TAT表示大气总温，d表示阻滞腔长度，t表示声波发声单元15发射声波信号到超声波接收单元16接收声波信号之间的时间差。

工作原理：

超声波驱动单元211周期性地产生电压驱动信号以控制超声波发声单元15发射超声波信号；超声波信号被超声波接收单元16接收，使得超声波接收单元16产生电脉冲信号；波形采集单元212采集电脉冲信号并放大滤波，得到接收超声波的声音波形；一号同步采集单元213分别检测超声波驱动单元211产生的电压驱动信号和波形采集单元212接收的超声波声音波形，将以上两个信号在同一个时间基准下发送给时间解算单元214；时间解算单元214比较两个信号的先后差异，得到超声波发声单元15发射声波与超声波接收单元16接收到声波信号之间的时间差t，并将时间差t发送给一号温度计算单元215；一号温度计算单元215根据阻滞腔长度d和时间差t按照超声波测温通道计算大气总温的公式解算超声波通道大气总温，并将超声波通道大气总温同时发送到一号余度管理组件24和二号余度管理组件25。

请参阅图4，图4所示为铂电阻测温通道的结构示意图。

作为一种优选的实施方式，铂电阻敏感元件13包括一号铂电阻131和二号铂电阻132，一号铂电阻131和二号铂电阻132为绕线式铂电阻、薄膜式铂电阻或铂基合金材料电阻。

作为一种优选的实施方式，铂电阻解算组件22包括恒流源激励单元221、一号电压采集单元222、一号模数转换单元223、二号温度计算单元224、一号信号输出单元225、一号桥臂电阻226、二号桥臂电阻227、三号桥臂电阻228、恒压源激励单元229、二号电压采集单元2210、二号模数转换单元2211和三号温度计算单元2212，恒流源激励单元221与一号铂电阻131并联连接，一号电压采集单元222分别与恒流源激励单元221和一号铂电阻131连接，一号模数转换单元223与一号电压采集单元222连接，二号温度计算单元224与一号模数转换单元223连接，一号信号输出单元225分别与二号温度计算单元224、一号余度管理组件24、二号余度管理组件25和三号温度计算单元2212连接，二号模数转换单元2211与三号温度计算单元2212连接，二号电压采集单元2210分别与二号模数转换单元2211、三号桥臂电阻228和二号铂电阻132连接，三号桥臂电阻228与恒压源激励单元229连接，二号铂电阻132和一号桥臂电阻226连接，二号铂电阻132和一号桥臂电阻226与恒压源激励单元229并联连接，二号桥臂电阻227和三号桥臂电阻228与恒压源激励单元229并联连接。

其中，铂电阻测温通道可以为单余度，即铂电阻测温通道内部包含一个铂电阻和一个铂电阻检测电路。也可以为双余度，即铂电阻测温通道内部包含两个铂电阻和两个铂电阻检测电路，本实施例中为一个典型的双余度铂电阻测温通道，其工作原理如下：

对一号铂电阻131，使用恒流源激励四线制形式检测铂电阻阻值：恒流源激励单元221对一号铂电阻131实施恒定电流激励，为了降低铂电阻电热效应，给予的恒定电流激励应当尽量低，典型激励电流为1.5mA~5mA；一号电压采集单元222采集一号铂电阻131的端电压并放大以便于端电压被一号模数转换单元223转换为数字量；二号温度计算单元224基于采集到的铂电阻电压解算一号铂电阻大气总温，解算方法包括采用四次函数曲线拟合、分段二次函数曲线拟合、分段直线拟合等多种形式，解算得到的一号铂电阻大气总温发送到一号信号输出单元225。

对二号铂电阻132，使用恒压源激励三线制形式检测铂电阻阻值：将一号桥臂电阻226、二号桥臂电阻227、三号桥臂电阻228与二号铂电阻132组成惠斯通电桥。一号桥臂电阻226、二号桥臂电阻227、三号桥臂电阻228的电阻阻值与二号铂电阻132的R0电阻阻值相等；恒压源激励单元229对惠斯通电桥实施恒定电压激励，为了降低铂电阻电热效应，给予的恒定电压激励应当尽量低，典型激励电压为使通过二号铂电阻132电流为毫安级的电压；例如当二号铂电阻132的R0电阻阻值为500欧姆，一号桥臂电阻226、二号桥臂电阻227、三号桥臂电阻228电阻阻值均为500欧姆时，典型激励电压为2.5V；当大气总温等于0℃时，惠斯通电桥处于平衡状态，两个桥臂的端点电压差为0。当大气总温不等于0℃时，二号铂电阻132的电阻阻值发生变化，导致惠斯通电桥失去平衡，两个桥臂的端点电压差不为0；二号电压采集单元2210采集惠斯通电桥两个桥臂的端点电压差并放大以便于端电压被二号模数转换单元2211转换为数字量；三号温度计算单元2212基于采集到的铂电阻电压解算二号铂电阻大气总温，解算方法包括采用四次函数曲线拟合、分段二次函数曲线拟合、分段直线拟合等多种形式。解算得到的二号铂电阻大气总温发送到一号信号输出单元225。一号信号输出单元225将接收到的一号铂电阻大气总温和二号铂电阻大气总温同时发送到一号余度管理组件24和二号余度管理组件25。

请参阅图5，图5所示为光纤测温通道的结构示意图。

作为一种优选的实施方式，光纤光栅敏感元件14包括一号光栅141和二号光栅142，光纤解算组件23包括可调谐激光器231、一号光纤隔离器232、一号光纤耦合器233、一号光电转换器234、三号模数转换单元235、二号同步采集单元236、四号温度计算单元237、二号信号输出单元238、宽带激光器239、二号光纤隔离器2310、二号光纤耦合器2311、可调节F-P滤波器2312、二号光电转换器2313、四号模数转换单元2314、三号同步采集单元2315、五号温度计算单元2316，一号光栅141与一号光纤耦合器233连接，一号光纤耦合器233分别与一号光纤隔离器232和一号光电转换器234连接，一号光纤隔离器232与可调谐激光器231连接，一号光电转换器234与三号模数转换单元235连接，二号同步采集单元236分别与可调谐激光器231、三号模数转换单元235和四号温度计算单元237连接，二号信号输出单元238分别与四号温度计算单元237、一号余度管理组件24、二号余度管理组件25和五号温度计算单元2316连接，三号同步采集单元2315分别与五号温度计算单元2316、可调节F-P滤波器2312和四号模数转换单元2314连接，可调节F-P滤波器2312通过二号光电转换器2313与四号模数转换单元2314连接，可调节F-P滤波器2312与二号光纤耦合器2311连接，二号光纤耦合器2311分别与二号光栅142和二号光纤隔离器2310连接，二号光纤隔离器2310与宽带激光器239连接。

工作原理：

对一号光栅141，采用扫描激光器扫频方法检测光栅所反射的激光波长：可调谐激光器231是基于电致折射率调节原理的可变波长窄线宽激光器，线宽优于2MHz，波长调节精度优于1pm，可调谐激光器231在阻滞式总温传感器的整个工作温度包线所对应的光栅反射激光波长范围内发射波长步进变化的激光，激光通过一号光纤隔离器232后进入一号光纤耦合器233，在光纤耦合器分束作用下，50%的激光进入一号光栅141；一号光栅141根据其所感知的大气总温，仅将当前温度所对应波长的激光反射回一号光纤耦合器233，在光纤耦合器分束作用下，50%的反射激光被一号光电转换器234接收，产生与激光强度成正比的电信号；三号模数转换单元235将一号光电转换器234产生的激光强度电信号转换为数字量；二号同步采集单元236分别接收可调谐激光器231发射的激光波长控制量和三号模数转换单元235发来的激光强度信号，将以上两个信号在同一个时间基准下发送给四号温度计算单元237；四号温度计算单元237通过分析以上信号拟合计算一号光栅141当前的反射激光波长精确值，并依据标定的大气总温与反射激光波长的函数关系或查表数据库解算一号光纤大气总温发送到二号信号输出单元238。

对二号光栅142，采用可调谐F-P滤波器鉴频方法检测光栅所反射的激光波长：宽带激光器239在在阻滞式总温传感器的整个工作温度包线所对应的光栅反射激光波长范围内发射均匀的白光激光，白光激光通过二号光纤隔离器2310后进入二号光纤耦合器2311，在光纤耦合器分束作用下，50%的激光进入二号光栅142。二号光栅142根据其所感知的大气总温，仅将当前温度所对应波长的激光反射回二号光纤耦合器2311，在光纤耦合器分束作用下，50%的反射激光被可调节F-P滤波器2312接收。可调节F-P滤波器2312是基于压电腔长调节原理的可变波长窄带滤波器，通带带宽优于1GHz，波长调节精度优于2pm；可调节F-P滤波器2312在阻滞式总温传感器的整个工作温度包线所对应的光栅反射激光波长范围内步进改变滤波器通光波长，所通过的激光信号被二号光电转换器2313接收，产生与激光强度成正比的电信号；四号模数转换单元2314将二号光电转换器2313产生的激光强度电信号转换为数字量；三号同步采集单元2315分别接收可调节F-P滤波器2312的滤波器通光波长控制量和四号模数转换单元2314发来的激光强度信号，将以上两个信号在同一个时间基准下发送给五号温度计算单元2316；五号温度计算单元2316通过分析以上信号拟合计算二号光栅142当前的反射激光波长精确值，并依据标定的大气总温与反射激光波长的函数关系或查表数据库解算二号光纤大气总温发送到二号信号输出单元238；二号信号输出单元238将接收到的一号光纤大气总温和二号光纤大气总温同时发送到一号余度管理组件24和二号余度管理组件25。

作为一种优选的实施方式，超声波发声单元15和超声波接收单元16均为基于压电晶体、电容式或MEMS原理的超声波换能器。

需要说明的是，对本实施例所描述的阻滞式总温传感器，一号余度管理组件24和二号余度管理组件25同时接收到超声波通道大气总温、一号铂电阻大气总温、二号铂电阻大气总温、一号光纤大气总温和二号光纤大气总温五路总温信号，即感知检测通道为5余度，通过裁剪，可灵活调整余度数量，设计2~5余度非相似原理阻滞式总温传感器

一号余度管理组件24和二号余度管理组件25同时接收到多路大气总温信号，在每一个工作周期内，一号余度管理组件24和二号余度管理组件25内部按以下流程进行余度管理：

（1）自bit管理：如果某一个感知检测通道内设置的自检功能报故障，则屏蔽该通道，进入流程（2）；

（2）突变管理：如果某一个感知检测通道测量的大气总温发生阶跃性突变且与其他通道存在明显差异（5℃以上），则隔离该通道，进入流程（3）；

（2.1）如果剩余的有效通道只有一个，则取有效通道输出值为最终输出值；

（2.2）如果被隔离通道恢复到与其它通道一致输出，则取消隔离，但记录故障加权；

（3）误差管理：如果某一个感知检测通道测量的大气总温与其他通道存在明显差异（2℃以上），且剩余的有效通道大于等于2个，则隔离该通道，进入流程（4）

（3.1）如果剩余的有效通道只有1个，则向飞机航电系统报总温不可靠故障，进入降级使用；

（2.2）如果被隔离通道恢复到与其它通道一致输出，则取消隔离，但记录故障加权；

（4）信号输出：取剩余有效通道测量大气总温的平均值或考虑故障加权等权重的加权平均值作为有效信号输出。

一号总线控制组件26接收到一号余度管理组件24发来的有效大气总温信号以及阻滞式总温传感器内部的监控信号，将信号转变为机载航电总线所规定的通行协议如ARINC429、MIL-1553B、ARINC664等总线信号格式后，经过插座28输出。

二号总线控制组件27接收到二号余度管理组件25发来的有效大气总温信号以及阻滞式总温传感器内部的监控信号，将信号转变为机载航电总线所规定的通行协议如ARINC429、MIL-1553B、ARINC664等总线信号格式后，经过插座28输出。

可以理解，图中所示的结构仅为示意，一种阻滞式总温传感器还可包括比图中所示更多或者更少的组件，或者具有与图中所示不同的配置。图中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统或方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

综上所述，本申请实施例提供的一种阻滞式总温传感器，能够提供一种通过多种感知和检测原理测量大气总温、具备精度补偿和余度管理能力、以多余度总线信号形式输出满足飞行器控制精度要求和可靠性要求的大气总温参数的阻滞式总温传感器，解决了现有总温传感器测量原理单一，精度提升困难的难题，通过本发明提供的阻滞式总温传感器能够降低大气数据系统模拟量测量传输的管理难度，提高飞行大气参数的测量精度和可靠性。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (3)

1.一种阻滞式总温传感器，其特征在于，包括总温探头（1）、解算组件（2）和法兰盘（3），所述总温探头（1）通过所述法兰盘（3）与所述解算组件（2）连接；所述总温探头（1）的内部设置有进气道（11），所述进气道（11）内设置有阻滞腔（12），所述阻滞腔（12）内部设置有铂电阻敏感元件（13）和光纤光栅敏感元件（14），所述阻滞腔（12）的外部腔壁上设置有成对的超声波发声单元（15）和超声波接收单元（16）；所述解算组件（2）的内部设置有超声波解算组件（21）、铂电阻解算组件（22）、光纤解算组件（23）、一号余度管理组件（24）、二号余度管理组件（25）、一号总线控制组件（26）、二号总线控制组件（27）和插座（28），所述超声波解算组件（21）分别与所述超声波发声单元（15）和所述超声波接收单元（16）连接，所述铂电阻敏感元件（13）和所述铂电阻解算组件（22）连接，所述光纤光栅敏感元件（14）和所述光纤解算组件（23）连接，所述超声波解算组件（21）、所述铂电阻解算组件（22）、所述光纤解算组件（23）均与所述一号余度管理组件（24）连接，同时所述超声波解算组件（21）、所述铂电阻解算组件（22）、所述光纤解算组件（23）均与所述二号余度管理组件（25）连接，所述一号余度管理组件（24）与所述一号总线控制组件（26）连接，所述二号余度管理组件（25）与所述二号总线控制组件（27）连接，所述一号总线控制组件（26）、所述二号总线控制组件（27）均与所述插座（28）电连接；所述超声波解算组件（21）包括超声波驱动单元（211）、波形采集单元（212）、一号同步采集单元（213）、时间解算单元（214）和一号温度计算单元（215），所述超声波驱动单元（211）的一端与所述超声波发声单元（15）连接，所述超声波驱动单元（211）的另一端与所述一号同步采集单元（213）连接，所述波形采集单元（212）的一端与所述一号同步采集单元（213）连接，所述波形采集单元（212）的另一端与所述超声波接收单元（16）连接，所述一号同步采集单元（213）与所述时间解算单元（214）连接，所述时间解算单元（214）与所述一号温度计算单元（215）的一端连接，所述一号温度计算单元（215）的另一端分别与所述一号余度管理组件（24）和所述二号余度管理组件（25）连接；所述铂电阻解算组件（22）包括恒流源激励单元（221）、一号电压采集单元（222）、一号模数转换单元（223）、二号温度计算单元（224）、一号信号输出单元（225）、一号桥臂电阻（226）、二号桥臂电阻（227）、三号桥臂电阻（228）、恒压源激励单元（229）、二号电压采集单元（2210）、二号模数转换单元（2211）和三号温度计算单元（2212），所述铂电阻敏感元件（13）包括一号铂电阻（131）和二号铂电阻（132），所述恒流源激励单元（221）与所述一号铂电阻（131）并联连接，所述一号电压采集单元（222）分别与所述恒流源激励单元（221）和所述一号铂电阻（131）连接，所述一号模数转换单元（223）与所述一号电压采集单元（222）连接，所述二号温度计算单元（224）与所述一号模数转换单元（223）连接，所述一号信号输出单元（225）分别与所述二号温度计算单元（224）、所述一号余度管理组件（24）、所述二号余度管理组件（25）和所述三号温度计算单元（2212）连接，所述二号模数转换单元（2211）与所述三号温度计算单元（2212）连接，所述二号电压采集单元（2210）分别与所述二号模数转换单元（2211）、三号桥臂电阻（228）和所述二号铂电阻（132）连接，所述三号桥臂电阻（228）与所述恒压源激励单元（229）连接，所述二号铂电阻（132）和所述一号桥臂电阻（226）连接，所述二号铂电阻（132）和所述一号桥臂电阻（226）与所述恒压源激励单元（229）并联连接，所述二号桥臂电阻（227）和所述三号桥臂电阻（228）与所述恒压源激励单元（229）并联连接；所述光纤光栅敏感元件（14）包括一号光栅（141）和二号光栅（142），所述光纤解算组件（23）包括可调谐激光器（231）、一号光纤隔离器（232）、一号光纤耦合器（233）、一号光电转换器（234）、三号模数转换单元（235）、二号同步采集单元（236）、四号温度计算单元（237）、二号信号输出单元（238）、宽带激光器（239）、二号光纤隔离器（2310）、二号光纤耦合器（2311）、可调节F-P滤波器（2312）、二号光电转换器（2313）、四号模数转换单元（2314）、三号同步采集单元（2315）、五号温度计算单元（2316），所述一号光栅（141）与所述一号光纤耦合器（233）连接，所述一号光纤耦合器（233）分别与所述一号光纤隔离器（232）和所述一号光电转换器（234）连接，所述一号光纤隔离器（232）与所述可调谐激光器（231）连接，所述一号光电转换器（234）与所述三号模数转换单元（235）连接，所述二号同步采集单元（236）分别与所述可调谐激光器（231）、所述三号模数转换单元（235）和所述四号温度计算单元（237）连接，所述二号信号输出单元（238）分别与所述四号温度计算单元（237）、所述一号余度管理组件（24）、所述二号余度管理组件（25）和所述五号温度计算单元（2316）连接，所述三号同步采集单元（2315）分别与所述五号温度计算单元（2316）、所述可调节F-P滤波器（2312）和所述四号模数转换单元（2314）连接，所述可调节F-P滤波器（2312）通过所述二号光电转换器（2313）与所述四号模数转换单元（2314）连接，所述可调节F-P滤波器（2312）与所述二号光纤耦合器（2311）连接，所述二号光纤耦合器（2311）分别与所述二号光栅（142）和所述二号光纤隔离器（2310）连接，所述二号光纤隔离器（2310）与所述宽带激光器（239）连接。

2.如权利要求1所述的一种阻滞式总温传感器，其特征在于，所述一号铂电阻（131）和所述二号铂电阻（132）为绕线式铂电阻、薄膜式铂电阻或铂基合金材料电阻。

3.如权利要求1所述的一种阻滞式总温传感器，其特征在于，所述超声波发声单元（15）和所述超声波接收单元（16）均为基于压电晶体、电容式或MEMS原理的超声波换能器。

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