试飞验证系统电阻型传感器模拟信号硬件设计

摘要

目前我国航空工业发展迅速，但是与之相对应的测试与分析技术还相对比较落后。在航空设备研发过程中缺少针对机载设备的完整的验证测试平台，难以对机载设备在装机之前进行全面的验证试验和评估。在飞机的飞行试验中试飞机载测试系统是获取和记录飞机各种飞行参数、指标的重要设备，急需要一个有效的综合实验验证环境即地面验证平台，以确保系统的稳定、可靠和准确性。本论文研究的内容正是我国国产商用大飞机试飞机载测试系统地面验证平台-模拟信号源系统中部分类型模拟信号的设计。
　　本文首先论述了课题的研究背景和意义，介绍了航空装备地面试验测试技术的国内外研究现状和发展趋势以及航空测试传感器的发展趋势。紧接着对试飞验证系统的相关知识，包括机载测试系统、地面验证平台的组成和作用进行了介绍。然后概述了模拟信号源系统的组成原理、设计思路等。
　　本文重点研究了模拟信号源系统中电阻型传感器模拟信号硬件的设计方法及实现。本文主要涉及热电阻、电位计、应变类型传感器的信号模拟。通过对几种程控电阻模拟方法的比较确定了本课题采用的主要设计思路。根据模拟信号源系统的整体结构和要求设计了硬件板卡的总体结构；分别详细分析了热电阻传感器、电位计传感器、电阻式应变传感器的工作原理和输入输出特性；针对课题指标要求设计了这三种传感器的信号模拟电路；配合 PCI通信板卡完成本地总线的定义和通信协议的制定；完成了通道的配置及通道间的同步设计；针对各类型板卡工作原理及信号源系统的软件结构设计了各类型板卡的API函数，最后对板卡进行了实验分析。
　　本课题中模拟信号源的外特性与某类被模拟的传感器的行为和性能完全吻合，包括输出阻抗特性、激励源负载特性等。模拟信号源的输出模拟电阻的量值可接受计算机程序设置，其分辨力和精度满足技术指标的要求，并且精度可通过校准来保证。

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第一章 绪论

1.1研究工作的背景

1.2国内外研究历史与现状

1.3本课题研究的内容

1.4本论文的结构安排

1.5本章小结

第二章 试飞验证模拟信号源系统

2.1试飞机载测试系统地面验证平台

2.2模拟信号源系统

2.3模拟信号源系统方案的设计思路

2.4本章小结

第三章 试飞测试用传感器

3.1传感器简介

3.2模拟信号源系统所涉及传感器

3.3设计基本原则和方法

3.4本章小结

第四章 电阻型传感器模拟信号硬件设计

4.1模拟信号硬件板卡总体设计

4.2热电阻类型传感器信号模拟电路设计

4.3电位计类型传感器信号模拟电路设计

4.4应变类型传感器信号模拟电路设计

4.5 FPGA选型及时钟

4.6板卡电源

4.7多通道设计

4.8本章小结

第五章 板卡控制逻辑及API函数设计

5.1硬件板卡控制逻辑总体设计

5.2本地总线通信模块

5.3 DAC控制模块

5.4分档位电阻控制模块

5.5板卡API函数设计

5.6本章小结

第六章 板卡实验及结果分析

6.1热电阻板卡实验

6.2分档位电阻板卡实验

6.3电位计板卡实验

6.4应变板卡实验

6.5本章小结

第七章 全文总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果