一种飞机燃油油量表系统综合测试装置

1.本实用新型涉及飞机燃油油量表测试装置技术领域，特别涉及一种飞机燃油油量表系统综合测试装置。


背景技术：

2.飞机燃油油量表主要用于测量飞机剩余燃油油量的测量，并实现程序供油。油量表的工作状态，不仅直接关系着飞行安全，也会影响到飞行员对航程的判断，因此，需要对油量表进行定期维护、性能测试。
3.燃油油量表系统，主要包括电容式油量传感器、燃油测量计算机、油位信号器等设备。现有的燃油油量表，检测仪功能单一、使用程序繁琐复杂、故障定位难，无法满足飞机快速保障的需求。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型针对现有技术的不足，提供一种飞机燃油油量表系统综合测试装置，不仅操作简便，而且能够快速准确地对故障进行定位。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种飞机燃油油量表系统综合测试装置，包括工控机、信号调制单元、电源控制单元、显示模块和被测油量表系统，所述被测油量表系统包括油量测量计算机、设置在燃油箱中的电容式油量传感器和油位信号器；
6.所述工控机包括设置在油量测量计算机中的数字i/o卡、模拟量输出卡、总线通信卡和总线接口驱动卡；
7.所述信号调制单元包括离散量信号输入模块、离散量信号输出模块、电容给定模块、电容测量模块；
8.所述电源控制单元包括电源监控模块和电源变换模块；
9.所述工控机分别与信号调制单元、被测油量表系统和电源控制单元电性连接。
10.进一步的，所述油量测量计算机为研华610h工业控制计算机，所述数字i/o卡的型号为pcl
‑
722，所述模拟量输出卡的型号为pcl
‑
728，所述总线通信卡的型号为pci
‑
1601a，所述总线接口驱动卡的型号为gpib，所述显示模块为显示器。
11.进一步的，所述pcl
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722数字i/o卡是一款全长pci板卡，包括144路分可编程数字i/o口，144路可编程数字i/o口分成六个主端口（cn0
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cn5）。每个端口仿真一个8255可编程外设接口的模式o的操作，但能够提供比8255更高的驱动能力。每个端口由三个8位子端口（a，b，c）组成，它们均为ttl兼容并行接口，作为输入时提供三态缓冲器功能，作为输出时提供数据锁存功能，能够通过软件将这三个子端口分别设置成输入或输出端口。
12.进一步的，144路可编程数字i/o口用于控制信号调制单元中继电器板卡，数字i/o卡的基地址为200h，其中，通道0（cno）和通道1（cn1）作为开关量信号输入的控制；通道2（cn2）作为开关量信号输出的控制；通道3（cn3）用于控制电容给定模块，向被测燃油测量计
算机输出给定电容。
13.进一步的，所述总线通信卡接收来自燃油测量计算机以rs422格式输出的总剩余油量和各油箱剩余油量信息。
14.进一步的，所述离散量信号输入模块光电隔离型的离散量输入，能够实现12路离散量输入且每一路配有输出指示灯；所述离散量信号输出模块为光电隔离型的离散量输出，能够实现12路离散量功放输出且每一路配有输出指示灯；所述电容给定模块用来模拟电容式油量传感器，向燃油测量计算机输入反应飞机油箱油位的电容信号；所述电容测量模块采用“驱动电缆”技术消除测量过程中杂散电容对微小电容的影响，并采用充放电法，将被测电容转换为直流电流信号，完成对微小电容信号的精密测量，最后通过数据采集与处理电路，将测量的电容值通过rs
‑
232串口总线传输到工控机进行显示。
15.进一步的，所述电源控制单元用于控制被检设备的加电，用于电源变换，产生测试系统需要的二次电源，还用于提供电源保护功能，防止损坏被测油量表系统。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：现有的燃油油量表，检测仪功能单一、使用程序繁琐复杂、故障定位难，无法满足飞机快速保障的需求；但本实用新型所述的飞机燃油油量表系统综合测试装置，通过工控机、信号调制单元、电源控制单元、显示模块、电容式油量传感器和油位信号器的配合，不仅具有操作简便、故障定位准确且快速的特点，而且系统采用通用设计架构，可扩展性强，通过更换软件，可以满足不同型号飞机油量表系统的测试需求。
附图说明
17.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
18.图1为本实用新型的检测系统组成图；
19.图2为本实用新型的系统硬件框图；
20.图3为本实用新型的“地/悬空”信号输入原理图；
21.图4为本实用新型的“28v/悬空”信号输入原理图；
22.图5为本实用新型的“地/悬空”信号输出原理图；
23.图6为本实用新型的可控电阻网络原理框图；
24.图7为本实用新型的并联电阻网络结构示意图；
25.图8为本实用新型的电容测量装置总体方案图；
26.图9为本实用新型的“驱动电缆”屏蔽原理图；
27.图10为本实用新型的电容测量电路示意图。
具体实施方式
28.为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步清楚阐述本实用新型的内容，但本实用新型的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型能够无需一个或多个这些细节而得以实施。
29.如图1
‑
2所示，一种飞机燃油油量表系统综合测试装置，包括工控机、信号调制单元、电源控制单元、显示模块和被测油量表系统，所述被测油量表系统包括油量测量计算
机、设置在燃油箱中的电容式油量传感器和油位信号器；
30.所述工控机包括设置在油量测量计算机中的数字i/o卡、模拟量输出卡、总线通信卡和总线接口驱动卡；
31.所述信号调制单元包括离散量信号输入模块、离散量信号输出模块、电容给定模块、电容测量模块；
32.所述电源控制单元包括电源监控模块和电源变换模块；
33.所述工控机分别与信号调制单元、被测油量表系统和电源控制单元电性连接。
34.所述油量测量计算机为研华610h工业控制计算机，所述数字i/o卡的型号为pcl
‑
722，所述模拟量输出卡的型号为pcl
‑
728，所述总线通信卡的型号为pci
‑
1601a，所述总线接口驱动卡的型号为gpib，所述显示模块为显示器。
35.所述pcl
‑
722数字i/o卡是一款全长pci板卡，包括144路分可编程数字i/o口，144路可编程数字i/o口分成六个主端口（cn0
‑
cn5）。每个端口仿真一个8255可编程外设接口的模式o的操作，但能够提供比8255更高的驱动能力。每个端口由三个8位子端口（a，b，c）组成，它们均为ttl兼容并行接口，作为输入时提供三态缓冲器功能，作为输出时提供数据锁存功能，能够通过软件将这三个子端口分别设置成输入或输出端口。
36.144路可编程数字i/o口用于控制信号调制单元中继电器板卡，数字i/o卡的基地址为200h，其中，通道0（cno）和通道1（cn1）作为开关量信号输入的控制；通道2（cn2）作为开关量信号输出的控制；通道3（cn3）用于控制电容给定模块，向被测燃油测量计算机输出给定电容。
37.所述总线通信卡接收来自燃油测量计算机以rs422格式输出的总剩余油量和各油箱剩余油量信息。
38.所述离散量信号输入模块光电隔离型的离散量输入，能够实现12路离散量输入且每一路配有输出指示灯；所述离散量信号输出模块为光电隔离型的离散量输出，能够实现12路离散量功放输出且每一路配有输出指示灯；所述电容给定模块用来模拟电容式油量传感器，向燃油测量计算机输入反应飞机油箱油位的电容信号；所述电容测量模块采用“驱动电缆”技术消除测量过程中杂散电容对微小电容的影响，并采用充放电法，将被测电容转换为直流电流信号，完成对微小电容信号的精密测量，最后通过数据采集与处理电路，将测量的电容值通过rs
‑
232串口总线传输到工控机进行显示。
39.所述电源控制单元用于控制被检设备的加电，用于电源变换，产生测试系统需要的二次电源，还用于提供电源保护功能，防止损坏被测油量表系统。
40.具体的，信号调制单元主要实现以下功能：一是对“地/悬空”和“28v/悬空”两种离散量信号进行调制，实现电平的转换；二是控制电容给定模块，向被测燃油测量计算机输出电容；三是设计基于“驱动电缆”技术的精密电容测量模块。
41.如图3
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4所示，所述离散量信号输入模块为光电隔离型的离散量输入，能够实现12路离散量输入且每一路配有输出指示灯。其工作原理如图3和图4所示，其中图3为“地/悬空”离散信号输入原理图，图4为“28v/悬空”离散信号输入原理图。当被测设备输出的离散量信号加给模块的输入端时，光耦的发光管发光，从而使得光耦输出端的光敏管导通。此时pcl
‑
722板卡通过读取相应端口的电平，就能够接收到输入的离散信号。
42.如图5所示，所述离散量信号输出模块为光电隔离型的离散量输出，能够实现12路
离散量功放输出且每一路配有输出指示灯。由于使用光电隔离技术，可实现计算机总线与被测设备之间的电隔离，消除公共地线和电源的干扰，从而提高系统的可靠性。此外本模块还具有较强的驱动能力和电平转换功能。
43.该模块的工作原理为：计算机通过pcl
‑
722板卡的cn2端口把控制逻辑送光电隔离器的输入端，来驱动发光管，发光管的输出端输出与输入端相对应的电平逻辑，再经过集电极开路的达林顿反相驱动器uln2803a,可直接驱动继电器。当输出数据为0时，光耦导通，输出指示灯亮,继电器工作，输出“地”信号；输出数据为1时，光耦不导通，输出指示灯灭，继电器不工作，输出“悬空”信号。
44.如图6所示，所述电容给定模块主要用来模拟电容式油量传感器，向燃油测量计算机输入反应飞机油箱油位的电容信号。本系统主要采用并联可控电容网络实现电容的精确给定。电容式油量传感器的初始电容一般在500 pf
‑
1000 pf之间，多个传感器并联电容值一般在10000 pf以内，因此，给定电容的电容调节范围可定在0
‑
10000 pf，调节步长为pf。
45.如图7所示，并联电容网络的工作过程为，工控机控制pcl
‑
722输出i/o，i/0口数字量控制模拟开关max4601，进而控制并联电容是否并接。
46.如图8所示，电容测量模块采用“驱动电缆”技术消除测量过程中杂散电容对微小电容的影响，并采用充放电法，将被测电容转换为直流电流信号，完成对微小电容信号的精密测量，最后通过数据采集与处理电路，将测量的电容值通过rs
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232串口总线传输到工控机进行显示。
47.如图9所示，驱动电缆屏蔽层技术的原理，图中采用了双层屏蔽电缆。a1为隔离放大器、a2为驱动屏蔽层放大器、a3为主放大器，它们都采用了浮地电源，仅a3的输出端v0接实地，因此a3的输出信号就是两地之间的信号。
48.如图10所示，电容测量电路由555占空比可调的多谐振荡电路、二极管环形测量电路和运算放大电路组成。电容测量是应用二极管环形测量电路对电容器的充放电原理，通过不断的对被测电容cx充、放电，二极管环形测量电路输出的直流电流信号，其平均电流与被测电容cx成正比，此电流信号一般为0～5ma，为了满足调节与控制的需要，要对其进行电流、电压变换，并加以放大，保持良好的线性关系。本装置选用μa741集成运算放大器，它是高增益通用型集成运放，其差模输入电压范围和共模输入范围电压范围较宽，不需外加相位补偿，功耗低，负载能力强，具有输出短路保护，电源电压范围较宽，失调能够调零，无阻塞现象。
49.电源控制单元的主要功用也有三个：一是控制被检设备的加电；二是电源变换，产生测试系统需要的二次电源，如
±
12v、
±
15v、
±
5v等；三是提供电源保护功能，由专用的监控电路实时监控被测设备所需的27v直流电源，一旦出现电压波动，则立即中断供电，防止损坏被测油量表系统。
50.通过工控机、信号调制单元、电源控制单元、燃油箱中的电容式油量传感器、油位信号器的配合，对飞机燃油油量表进行检测，并通过显示器对检测的结果进行直观地显示。
51.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。