CN202582591U - 大气数据系统自动检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种大气数据系统自动检测设备，包括：一个设置在便携式矩形体机箱中，电连接中央处理机的数字量采集电路板、模拟量采集电路板、一体化电源、大气数据传感器和操作面板，通过电缆连接至被测产品的面板插座，其中带数字信号处理器(DSP)的中央处理机(12)、带现场可编程门阵列(FPGA)数字量采集电路板(18)和模拟量采集电路板(17)以三层堆叠的方式彼此相连，通过具有PC/104接口插座(19)电连接组成大气数据采集处理系统(7)，内置有C应用软件的大气数据传感器(4)通过面板上的总压接管嘴(30)和静压接管嘴(31)采集大气静压、总压，经过中央处理器机(12)数据解算和处理后，通过面板上的RS-422总线接口(22)上传给综合处理计算机。

Description

大气数据系统自动检测设备

技术领域

本实用新型涉及一种可为被测航空机载电子被测产品提供多种测试功能的大气数据系统自动检测设备。 

背景技术

公知技术中以单片计算机为主的单功能检测设备，是一种只能以数码管显示数值，功能单一，运算速度慢、显示方式单一，人机界面简单，可读性较差，不具有先进性的检测设备。因此给使用带来了许多不方便，同时也增加了使用成本。尤其在采集数据量较大的情况下，只能通过面板上的功能按钮进行切换，才能完成全部的性能测试。而以工业控制计算机为系统平台的检测设备，不仅体积大，而且笨重，不便于外场使用和携带。 

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术检测设备存在的不足之处，提供一种功能强大、性能优越、小巧轻便，具有实时数据采集和数据测试功能，能够自动记录和回放测试数据，并能降低使用成本的便携式大气数据系统自动检测设备。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种大气数据系统自动检测设备，包括：一个设置在便携式矩形体机箱中，电连接中央处理机(CPU板)的数字量采集电路板、模拟量采集电路板、一体化电源、大气数据传感器和操作面板，通过电缆连接至被测产品的面板插座，其特征在于，带数字信号处理器(DSP)的中央处理机12、带现场可编程门阵列(FPGA)数字量采集电路板 18和模拟量采集电路板17以三层堆叠的方式彼此相连，通过具有PC/104接口插座19电连接组成大气数据采集处理系统7，内置有C应用软件的大气数据传感器4通过面板上的总压接管嘴30和静压接管嘴31完成机上给定大气静压Ps、总压P_T的采集，经过中央处理机12数据解算和处理后，转换成ARINC429总线信号，送给数字量采集电路板18，并通过面板上的RS-422总线接口22上传给综合处理计算机。 

本实用新型与现有技术相比具有如下有益的效果。 

设备体积小、结构紧凑、便于携带。设备采用小型化、模块化设计，采用数字信号处理器(DSP)嵌入式处理器系统代替现有技术中的单片机或工业控制计算机；各模块之间采用PC/104接口的堆叠连接方式；采用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)代替现有技术中的分离功能集成电路，提高了设备的集成度和可靠性，结构更小巧；采用便携式机箱，携带更方便。 

结构新颖可靠、维修方便。设备硬件部分的安装以面板为载体，在面板下方，通过8根支柱固定两个安装板组合，中央处理机及采集模块固定在螺柱连接板上，一体化电源固定在连接板上。在面板的正面采用面膜及丝印方式，面板美观清晰。由于设备的硬件全部固定在面板上，因此设备的装卸和维修只需将机体组合从机箱中整体取出，即可进行操作，维护非常方便。 

切换方式灵活。被测产品的所有信号通过桥接断线箱具有悬空、与机上其它被测产品交联、与检测设备内部连接三种状态，克服了现有技术中功能切换方式复杂，信号监测不便的缺点，灵活、方便地实现了被测产品的独立测试和机上系统联试功能的切换，实现被测产品信号的在线监测、故障检测、故障定位和隔离。 

测试功能强、通讯接口丰富。自动检测设备采用DSP嵌入式处理器系统，内置丰富的软件包，其功能强大、性能优越。自动检测设备实现了4路模拟量 输出信号、3路离散量信号、1路总温电阻信号，2路ARINC429数字量信号、3路RS-422数字量信号、12路模拟量信号的接收和发送。同时，检测设备能完成飞机上产品的联试和产品的地面单独测试。在综合处理计算机上，既可以显示测试数据，也可以将有效测试数据自动记录和回放，可以随时打印测试数据报表和存档，还可以通过局域网传输，供相关人员在线查阅。完整、方便、灵活地显示所有检测参数，测试数据一目了然。方便、准确、可靠的在线测试，改变了原来同一机型的每种外场检测设备都各自独立显示的状态。既提高了工效，又节约了成本。自动检测设备具有RS-422总线接口、网络接口、USB接口，可以完全满足各种测试需求。 

使用方便。在飞机上测试时，只需用检测电缆连接飞机上的被测产品和大气数据系统自动检测设备，用专用总线电缆连接大气数据系统自动检测设备和地面综合处理计算机，只需按下大气数据系统自动检测设备的电源开关，在地面综合处理计算机上用可视化界面分功能模块显示输入、输出参数，所有参数的测试都自动完成。 

本实用新型特别适用于为无人机中的航空机载电子被测产品，提供地面独立测试和机上系统联试。 

附图说明

下面结合附图和实施实例对本实用新型进一步说明。 

图1是本实用新型的大气数据系统自动检测设备构造示意图。 

图2是本实用新型的机体组合示意图。 

图3是图2的采集处理系统主视图。 

图4是图2的面板组合示意图。 

附图中：1便携式机箱，2机体组合，3面板组合，4大气数据传感器，5橡皮管，6螺柱，7大气数据采集处理系统，8螺柱连接板，9连接板，10支柱， 11一体化电源，12中央处理机，13内部USB接口，14内部网口，15数字信号插座，16模拟信号插座，17模拟量采集电路板，18数字量采集电路板，19PC/104接口插座，20螺柱，21外部网口，22RS-422总线接口，23插座组件，26电源插座，27电源指示灯，28电源开关，29断线箱插座，30总压接管嘴，31静压接管嘴，32外部USB接口。 

具体实施方式

参阅图1、图2，机体组合2镶嵌在便携式机箱1中。内置行C应用软件的大气数据传感器4安装在螺柱连接板8的侧面。内置有数字信号处理器DSP应用软件的大气数据采集处理系统7安装在螺柱连接板8的正面，并由螺柱连接板8四周上的四根螺柱6固定在面板组合3的左下方。一体化电源11安装在连接板9上，通过四根支柱10固定在面板组合3的右下方，从而构成了本实用新型由面板组合3、大气数据传感器4、大气数据采集处理系统7、一体化电源11等组成的大气数据系统自动检测设备的一个最佳实施实例。 

该大气数据系统自动检测设备，主要包括：便携式机箱、中央处理机、数字量采集电路板、模拟量采集电路板、一体化电源、大气数据传感器、操作面板，被测产品及其机上连接电缆接至检测设备的面板插座。 

被测产品信号通过桥接断线箱具有悬空、与机上其它被测产品交联、单独测试三种状态，方便地实现了被测产品的独立测试和机上系统联试功能的切换；来自被测产品的模拟量信号、离散量信号，经模拟量采集电路板调理和转接后送至中央处理机，ARINC429数字量信号、RS-422数字量信号经过数字量采集电路板转换后，接入中央处理机12。 

大气数据系统自动检测设备的硬件资源由中央处理机、数字量采集电路板、模拟量采集电路板、大气数据传感器组成。 

中央处理机由DSP嵌入式计算机组建，DSP型号可采用TI公司的 TMS320F2812，具有运算速度快、精度高、芯片内各种存储器及外设资源丰富，能够实时地处理许多复杂的控制算法等优点。采用FPGA提高了设备的集成度和可靠性。中央处理机包含硬件资源和软件资源两部分，完成系统管理、数据解算与处理。 

数字量采集电路板完成大气数据传感器输出的ARINC429数字量信号、机载电子被测产品输出的RS-422数字量信号的采集和转换，并送中央处理机。 

模拟量采集电路板完成机载电子被测产品的模拟量信号和总温电阻信号的激励，完成机载电子被测产品输出的模拟量信号、离散量信号的采集，经过转换后送中央处理机。 

大气数据传感器4由两只振动筒压力传感器及DSP处理器模块组成。被测产品给定大气静压Ps、总压P_T的采集，经过数据解算和处理后，转换成ARINC429总线信号，送给数字量采集电路板。 

在图3中，带DSP的中央处理器机12、模拟量采集电路板17、数字量采集电路板18以三层堆叠的方式，通过具有PC/104接口插座19和螺柱20彼此紧密相连，这种方便灵活的堆叠方式组成了大气数据采集处理系统7。 

在图4中，面板组合3上设有电连接外部网口21、RS-422总线接口22、插座组件23和外部USB接口32；电连接一体化电源的电源插座26、电源指示灯27、电源开关28和断线箱插座29，在保证了气路气密性的环境下，通过两根橡皮管与大气数据传感器4对应连接的总压接管嘴30和静压接管嘴31。 

为上位计算机提供网络通讯接口的外部网口21通过网线与图3所示的内部网口14相连。为上位计算机提供USB通讯接口的外部USB接口32与图3所示的内部USB接口13相连。被测产品信号通过被测产品插座组件23接入，经过断线箱插座29后，再与图3所示的数字信号插座15、模拟信号插座16相连。 

内置有C应用软件的大气数据采集处理系统7完成数字量信号和模拟量信号的采集、解算和处理，转换成数字信号，通过RS-422总线接口22上传给综合处理计算机。设备的供电电源(220V 50Hz)通过电源线接入电源插座26，由电源开关28控制后，接入图2中的一体化电源11的输入端，一体化电源11的输出为整个设备提供工作电源，同时由图4中的电源指示灯27显示其工作状态。 

大气数据系统自动检测设备通过应用程序，借助于硬件资源完成设备资源的管理，实现4路模拟量信号、3路开关量信号、1路总温电阻信号的激励，完成2路ARINC429数字量信号、3路RS-422数字量信号、12路模拟量输入信号的采集，并以RS-422的形式将全部数据上传给地面综合处理计算机(上位计算机)。 

在模拟量采集中，为保证采集精度、防止信号干扰，在A/D采样前端采用差分输入方式，保证后端A/D采样的稳定性，通过前端调理电路后送16位精度的A/D转换器AD7656。 

在模拟量输出中，为保证输出精度，采用16位精度的D/A转换器AD5544(电流输出)，经过后端调理电路电流-电压信号转换和调理后，提供给机载电子被测产品。 

大气数据系统自动检测设备软件开发工具，可以采用软件结构合理、执行效率高、工作稳定的TI公司的CCS3.3集成开发环境，采用模块化设计，应用C语言编程。大气数据采集处理系统7设置的C应用软件通过ARINC429总线接收大气数据传感器4采集的P_S和PT数据，并将该数据解算后打包，通过第一路RS-422总线上传给上位计算机显示，同时采集多个通道的模拟量数据并将这些数据滤波后，打包通过第一路RS-422总线上传给上位计算机显示；然后通过第二路RS-422总线接收被测机载电子被测产品输出的两路总线数据并通过第一路RS-422总线转发给上位计算机。最后将上位计算机下传的模拟量输出命令解 析并输出电压或电流。 

大气数据传感器4通过ARINC429总线数据采集转换模块，完成大气数据传感器ARINC429静压P_S、总压P_T数据接收，然后将静压Ps和总压P_T数据打包为RS-422数据包，将该数据包上传给上位计算机，上位计算机将该数据解算成压力值显示到人机界面上。 

RS-422总线数据采集解析模块：接收上位计算机下传的RS-422总线数据包，并解析RS-422数据包，根据解析出的命令不同执行AD采集数据上传或DA数据输出。 

通过AD采集模块采集AD数据，并对采集的AD数据进行滤波，然后将数据放入相应缓冲器，当RS-422总线命令请求AD数据时，将该数据上传给上位计算机。 

DA输出模块：解析RS-422总线命令，得到数据输出类型及数据值，将数据值进行修正计算后，根据输出类型不同调用电流输出模块或电压输出模块。 

上述列出了本实用新型的一些具体实施实例，对本领域的技术人员来说，在不超出权利要求所限定的范围的情况下对本实用新型所做的修改或修正在本实用新型的保护之列。 

Claims (5)

1.一种大气数据系统自动检测设备，包括：一个设置在便携式矩形体机箱中，电连接中央处理机的数字量采集电路板、模拟量采集电路板、一体化电源、大气数据传感器和面板组合，通过电缆连接至被测产品的面板插座，其特征在于，带数字信号处理器DSP的中央处理器机(12)、带现场可编程门阵列FPGA数字量采集电路板(18)和模拟量采集电路板(17)以三层堆叠的方式彼此相连，通过具有PC/104接口插座(19)电连接组成大气数据采集处理系统(7)，大气数据传感器(4)通过面板上的总压接管嘴(30)和静压接管嘴(31)完成机上给定大气静压Ps、总压P_T的采集，经过中央处理机(12)数据解算和处理后，转换成ARINC429总线信号，送给数字量采集电路板(18)，并通过面板上的RS422总线接口(22)上传给综合处理计算机。

2.如权利要求1所述的大气数据系统自动检测设备，其特征在于，大气数据传感器(4)由两只振动筒压力传感器及数字信号处理器DSP模块组成。

3.如权利要求1所述的大气数据系统自动检测设备，其特征在于，面板组合(3)上设有电连接中央处理器机(12)的外部网口(21)、RS-422总线接口(22)、插座组件(23)和外部USB接口(32)；电连接一体化电源的电源插座(26)、电源指示灯(27)、电源开关(28)和断线箱插座(29)；通过两根橡皮管与大气数据传感器(4)对应连接总压接管嘴(30)和静压接管嘴(31)。

4.如权利要求1所述的大气数据系统自动检测设备，其特征在于，大气数据采集处理系统(7)完成数字量信号和模拟量信号的采集、解算和处理，转换成数字信号，通过RS-422总线接口(22)上传给综合处理计算机。

5.如权利要求1所述的大气数据系统自动检测设备，其特征在于，大气数据传感器(4)通过ARINC429总线数据采集转换模块，完成大气数据传感器ARINC429静压Ps、总压P_T数据接收，然后将静压Ps和总压P_T数据打包为RS-422数据包，将该数据包上传给上位计算机，上位计算机将该数据解算成压力值显示到人机界面上。 

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