飞行器电气控制盒高速测量系统设计与实现

论文摘要

电气控制盒是一种飞行器电气系统控制设备,对于飞行器的正常工作和飞行具有十分重要的作用。电气控制盒的核心元件主要是电磁继电器,继电器的好坏直接影响了电气控制盒的性能。目前,无论是电气控制盒整机生产厂还是继电器生产厂都还主要依靠一些较为简单的手动测试台对各自产品进行测试,效率低,可靠性不高,特别是对继电器的瞬断故障检测不足,缺少一套高性能的综合自动化测试系统。本文针对以上电气控制盒测试的不足,结合当前计算机高速数据采集技术,提出了一种基于数据采集板卡的96路信号采集,每路采样率可达100KHz的实用新型高速采集综合自动测量系统。它能够对电气控制盒配电输出的开关量、模拟量进行全面、方便、快速的测试,并可准确的检测定位10μs以上的继电器瞬断故障,适用于电气控制盒生产厂的批量性能质量检测。本文对瞬态检测、大量数据的采集、存储以及数据判读等作了较深入的研究,对今后类似的测量系统设计工作具有一定的参考价值。本文首先对系统的总体设计方案进行了探讨,并对相关技术进行了介绍。在USB接口和高速数据卡之间选择了高速数据卡的采集方式。其次,对高速板卡的特性和在本系统的使用进行了研究。对由比较器、高速光耦、CPLD、三极管等器件组成的信号采集匹配电路及控制指令驱动电路的设计进行了设计和分析。考虑温度循环试验测试的实用性,除高速数据采集外,本系统通过应用软件和单片机的配合,同时提供了一种单片机串行口采集方式。另外,系统还设计扩展1托5切换功能,实现通过软件设置在各种复杂变化的试验流程下完成对5台电气控制盒的自动测试。系统各功能单元的硬件电路都提供了原理图和PCB图。根据系统测试要求,系统应用软件除了界面显示及人机交互等设计之外,设计的重点有三个：一、对多块高速数据板卡采集特性以及WINDOWS操作系统间的工作协调性研究,编程设计了一定的协调机制；二、高速采集的数据量很大,软件的硬盘数据存储程序采用了双缓存的方式,解决非高速硬盘数据溢出丢失的情况,同时也给界面显示、人工操作等留出了系统时间；三、由硬件提供同步控制指令反馈信号,软件以此对大量数据进行判读分析设计,以便快速定位可能的瞬断数据,并形成信息报告。本文给出了软件的流程图及部分关键代码。最后,对系统的软硬件进行了调试,给出了调试结果和分析,对出现的问题给出了解决方案。经产品实测结果表明,系统符合设计应用技术要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源、目的、意义
• 1.2 国内外电气控制盒检测的发展现状
• 1.2.1 电气控制盒整机的检测现状
• 1.2.2 主流继电器厂商对继电器的检测现状
• 1.3 本论文主要研究内容
• 第2章 系统相关技术简介及总体设计
• 2.1 数据采集基本理论
• 2.1.1 采样定理
• 2.1.2 采样保持
• 2.1.3 量化
• 2.1.4 编码
• 2.2 CPLD技术与VHDL语言
• 2.2.1 CPLD技术简介
• 2.2.2 VHDL语言
• 2.3 高速数据采集卡介绍
• 2.3.1 高速采集卡与USB总线方案选择
• 2.3.2 高速数据采集卡介绍
• 2.4 系统总体设计
• 2.4.1 系统应用背景介绍
• 2.4.2 系统总体组成
• 2.5 本章小结
• 第3章 系统的硬件设计
• 3.1 系统的硬件总体设计
• 3.2 高速数据采集匹配设备
• 3.2.1 开关量信号调理电路
• 3.2.2 模拟量信号调理电路
• 3.2.3 控制指令输出驱动及反馈电路
• 3.3 单片机串口采集设备
• 3.3.1 单片机控制电路
• 3.3.2 开关量信号变换电路
• 3.3.3 模拟量AD编码电路
• 3.4 扩展1托5切换设备
• 3.4.1 继电器切换电路
• 3.4.2 切换控制电路
• 3.5 本章小结
• 第4章 系统的软件设计
• 4.1 单片机串口采集设备汇编软件
• 4.2 系统MFC应用软件
• 4.2.1 应用软件简介
• 4.2.2 应用程序的数据采集及存储
• 4.2.3 数据判读分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 系统软硬件调试
• 5.1 系统硬件调试
• 5.1.1 硬件静态测试
• 5.1.2 硬件动态调试
• 5.2 系统软件调试
• 5.2.1 单片机程序调试
• 5.2.2 应用程序调试
• 5.3 系统软硬件整机联调
• 5.3.1 高速采集卡数据采集测试
• 5.3.2 单片机串口数据采集测试
• 5.3.3 电气控制盒产品实测
• 5.4 系统应用情况分析
• 5.4.1 应用可靠性分析
• 5.4.2 应用稳定性分析
• 5.4.3 应用电磁兼容性分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录A
• 附录B