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1、一 大气数据动态校准装置 中国航空工业总公司第 3 0 4 研究所成志尧 1 . 研究对象和主要技术指标 随着现代航空技术的发展， 机载大气数据计0机己广泛地装备各种型号的飞机。 特别是高性能、 大机动的军用战斗机的迅速发展， 要求机载大气数据计算机在飞机飞 行中测量的大气参数必须准确、 快速、 可靠， 这就要求机载大气数据计算机具有良好的 动态响应特性( 包括幅颇和相频特性) 以保证军甩战斗机在高速飞行或大机动作战飞 行中的火 控系 统、 飞控系 统和自 动驾驶仪的控制精度。因此， 要研制、 生产具有足够动 态响应能力的机载大气数据计算机、 ，必 须相应地研制大气数据动态校准设备二 1 .
2、1 大气数据动态校准装置的主要技术指标: ( 1 ) 压力范围: P s : 1 - - 1 : O k P a ( 2 ) 精度: ( 3 ) 工作频率: ( 4 ) 失真度: 灭 5 ) 工作温度: 1 . 2 主要功能 P t :1 一3 5 0 k P a 静态P s 气0 . 0 2 P t 簇 二0 . 0 5 动态幅值1 3 : 差: ( 3 一5 ) % 0. 0 1 Hz 一2 O Hz ( 3 一5 ) 0 u ( 正弦波) 2 ) 二5 V ( 1 ) 本装置具有高度/ 空速、 P s / Q c , P s / P t 、 高度/ M数f- , r N 测量方式( J
3、, 7?,“ 高 度/ 空速 、 P s / Q c , P s / P t 三种控制方式 ( ) 动态函数波形有斜波、 三f 1 波、 正弦波三种 ( 3 ) 本系统可为被校设备提供手控、 程控的双通道标准玉为源， 以满足各仲 大气参数校准的要求。 ( 4 ) 本系统具有自校、 过载报? Y a 、 打印绘图输出等功能- J 大气数据动态校准装置总体方案 2 . 1 系统组成 大气数据动态校准装置系统组成见图2 . 1 听示. 它是一仲可为被校大气数据计算 机提供手控或程控的双通道 P s , P t ) 的超纸频动态标准压力源、 整个系统由计算机、 气 压函数控制器、 精密大气参数测试仪、
4、 P f , P s 玉力函数发生器、 精密电源等组成、 尹 爵月 登气rL 图2 . 大气数据动态校准装找系统框图 1 . 计算机2 显示器3 - 绘图仪4 . 打印机 5 . 气压函w V控制器6 _ 精密大气参数测试仪 7 . P s 函数发生器8 - P i 函数发生器 9 动态标准件感器1 0 . 精密电源 1 1 . 被校友又欲据拼 悠 冲 几 工作时， 按照校准需要 由5 8 。汁l r 机发出指令。A过气压函数发生器， 为被忙夭 气数据仪表提供标准的超低杯动恋长 士It3 其妙态精度由精密大气参数测试仪保证 动态幅值由标准动态压力传感器 i1 量对被校产兀气数据仪表的校准结果通
5、过与标准 动态压力源的比较、 由中央门 一 扮ii L P . .-训 一 算 _ l 丰 丁 叩、 绘图、 输出_ 3结构特点 大气数据动态校准装长是由板率r 限可达0 . 0 0 1 H z 的超纸频大气压力函数发生 器 犯位-) ( I 通道数据采集和箭清勺析拄制仪、 精度优于万分之一的精密大气参数则 试仪称精度优于十万分乙五r : 精三c 源等组成阴 一 . , h 高精II It al 低频动乞压力校准装 1 3 . . 整个系统结构有如下特点: ( 1 ) P t , P s 超低频压为函欲发生器在结构丘 采用气J穴和活塞组含 见图3 . 1 所示) 此结构既能方便地产生脉劝压力、
6、 又能可靠地保证密封; 在驱动结构 L 采用带有极高 细分能为( 2 9 0 0 0 步、 的大功率步进电机( ; 5 V -m)同时在机械结构上采用了 一 种特 殊结构1I? 拉压力弹簧 图3 . 1 : ? 1 1 件) . 它不 、 泛 可起常规的作用， 使活塞紧贴在凸轮上 使其往夏运动时起缓巾作I- q . 而几可使活签运动的驱动力降低一N , 而可靠保证了p t . t口 .一!J了Jil子es门|门seesto “ 目 目 启 活i P s 超低频压力函数发生 咎 无1仑 在压)Ji则 址范围和L 作频率范 巾勺 达i il h ll 超过原设汁 指标， 特别是工作频率下限可达O
7、. o o 1 H z ( 原设计指标o . o 川: ) 曾二听采目 J 的 1 t , P s 超低频压力函数发生器在机械结构和驱动装攫 I- 不仅使M速比超过2 0 0 0倍， 而且深 证获得失真度和幅值误差均小于3 超低频正弦压力波形。 ( 2 ) P t , P s 超低频压力函数发生器采用了特殊结构的波形函数t S 轮， 从而保证本 装置可以按校准需要提供正弦波、 斜波、 三角坡。 ( 3 ) 气压函数控制器实际上是一个1 2 位2 0 通道具有数据采集、 倾谱分析和控制 功能的装置。在电路上设置了程控自动增益网络， 因而能有效地利1 .A / D转换器的 精度， 选用A D 7
8、6 7 D / A转换芯片 ， 用以隔离直流分量， 只提取动态分童， 因而提高系统 的增益。可编程网络的运放， 选用一种可通过对运放的优化组合的f 义 表放大器， 并选 用速度快精度高的A / D芯片， 从而保证全系统达到较高的精度。 ( 4 ) 大气数据动态校准装置整个系统是一个以5 8 6 P C机为核心的多C P U分布式 集散测控系统。上位机为5 8 6 P C机， 下位机有4个8 0 9 8 单片机一土位机主要功能在 于控制下位机何时工作， 怎样工作， 处理下位机采集的数据， 以及操作界面等， 下位机 的工作在于接收上位机的控制指令， 自动地对电饥、 电磁阀等信号i月 理和A / D
9、转换器 等电路进行控制， 以满足上位机的控制要求， 并将所采集的数据送治上位机进行处理。 5 6 / 0 一 厂一 / 2召 o q Do n e / L 图3 . 1 气压函数发尘器结构简图 1 . 标准压刀传感器2 . 导管3 . 吸力标定室 4 . 被校压力传感器5 . 气缸盖6 . 橡胶发 7 压力腔8 .舌 塞 9 汽缸 1 0 . 波形凸轮1 1 . 拉、 压力弹簧 土 2 . 转 G 套1 3 . 转轴沃钩1 4 . :去兰盘 ( 5 ) 大气数据动态校准装置的系统软件编制主要是为满足校准装iii 的多种校准工 作方式要求， 如高度、 空速、 真空速、 指示空速、 高度变化率及相
10、应的挣态校准。上位机 5 8 6 P C机程序用C语言与8 0 9 8汇编语言编写， 下位机8 0 9 8程序用P I 丫M% 语言编 写。另外在要求实时操作的场合， 直接嵌入汇编语言， 保证系统控制的实时性。上位 机和下位机之间的控制和工作协调由多机通讯程序来完成， 该程序以中断方式与查询 方式相结合， 数据交换时以 握手方式进行， 快速、 可靠( 波特率达3 8 4 0 0 ) ， 电机的启动、 运行与停止， 控制效果良 好， 电 机启动时驱动频率以1 H z / m : 的速率上升， 停止时动作 J决 捷柔和， 脉冲发生器准确可靠， 驱动力矩也足以满足所需测压范围的要求。 本校准系统通过
11、有关阀门和程序按键控制， 可为被校设备提供手控、 程控的双通 道动态压力源， 并能实现高度/ 空速、 P s / Q c , P s / P t , 高度/ M四种测量方式以及高度/ 空速、 P s / Q C P S / P T 、 三种控制方式， 并可实现2 0 种公英制单位换i f o ( 6 ) 精密大气参数试仪采用重复性误差优于二 。 . 0 0 5 %, 结构上在国内第一次采用 温控式( 控制温度5 5 ， 控制精度优于二 0 . 3 ) 高精度振动筒压力传感器作为压力基 准， 又以高性能单片微处理机( 1 6位8 0 9 8鱼片机) 作为精密智能压力仪器的核心器 件， 它为大气数
12、据动态校准装置提供高精度的大气压力基准， 还可按需要 提供高度、 空 速、 P s , P t 、 马赫数等参数的标准压力源 ( 7 ) 本校准系统为满足高精度应变式、 压阻式传感器校准需要 专门研制稳定性很 高， 精度达二 0 一 。 0 5 %的精密电源。它的8 0 9 8 单片机啼 、 按键或通过F S -2 3 2 接L 7 从 上位机5 8 6 P C机接收选择电压挡位指令， 向电压基准1 6 位1 ) ./ A转换器送n相应的数 字量、 并转成模拟量， 再经过放大、 扩流、 滤波等环节输出所需的电压信号。 4 . 测试结果 恨据题目任务书规定的技术指标要求， ; 果 题组进行了精心设计和研制， 并在部件 和系统大量试验的基础上、 请专家组进行了认真的测试， 结果如下: 压力范围: P s : 1 一1 3 0 k P a P t : 1 一3 5 0 k P a 准 确 度: P = : 0 . 0 0 5 4 % F . S P t : 0 . 0 0 8 3 0r , F. S 工作频衷范围: 0 . O O I H : 一 2 0 H z 最大失真变: “ . 2 % 最大就恋幅值误差 ) 6 4; 2 , i见附i 1 . 2 r卜 !11|esleslwerall|wejra
