攝譜分析儀器技藝在飛行數(shù)型測(cè)試裝置中運(yùn)用
功能需求分析及虛擬儀器的設(shè)計(jì)方案根據(jù)飛參系統(tǒng)的功能及其維修檢測(cè)項(xiàng)目、參考值的要求，研制的檢測(cè)設(shè)備應(yīng)具備有：在所有的部件正常連接時(shí)，可檢測(cè)整個(gè)飛行記錄系統(tǒng)的工作狀態(tài)；同時(shí)還可以檢測(cè)單個(gè)部件的工作狀態(tài)；可直接將飛參記錄器上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)錄到計(jì)算機(jī)硬盤(pán)上。對(duì)于測(cè)試的信號(hào)由于檢測(cè)設(shè)備具有系統(tǒng)檢測(cè)和各組件單獨(dú)檢測(cè)的要求，檢測(cè)設(shè)備需要模擬產(chǎn)生的激勵(lì)信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)飛參所要記錄的信號(hào)數(shù)量。通過(guò)對(duì)飛參系統(tǒng)所有信號(hào)的分析，飛參檢測(cè)設(shè)備要輸入和輸出的信號(hào)主要如下：直流信號(hào)、周期性信號(hào)（方波）、放大器信號(hào)（不共地差分輸出）、電阻（R）信號(hào)、交流信號(hào)（4. 7 V）、8個(gè)32位雙極連續(xù)代碼字、8位的ACK（自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)）并行碼（軟件可調(diào)）、12位并行碼（軟件可調(diào)）、控制信號(hào)： （23～29） V、（12. 6±0. 63） V、（0～0. 3） V、斷開(kāi)。
檢測(cè)設(shè)備的硬件有工控機(jī)及其外設(shè)、電源模塊、電源控制模塊、模擬信號(hào)虛擬模塊、I/ O模塊、同位器模塊、PC總線模塊、頻率量信號(hào)虛擬模塊、串行接口模塊、信號(hào)適配器以及顯示屏等組成，其原理框圖如1所示。
在硬件的設(shè)計(jì)中考慮了測(cè)試原理、規(guī)模、經(jīng)費(fèi)等因素，采用基于PC的插卡型虛擬儀器組成方案。
同時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理前具有信號(hào)調(diào)理器、A/ D或D/ A轉(zhuǎn)換器等前端硬件，以便對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理。在線實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量對(duì)數(shù)據(jù)采集有嚴(yán)格的要求，通過(guò)選擇相應(yīng)的器件基本解決了精度、濾波、同步采樣、寬頻帶等一系列問(wèn)題，低噪聲的問(wèn)題則由屏蔽和接地來(lái)降低噪聲和利用多層板技術(shù)來(lái)處理的；而高速數(shù)據(jù)采集的問(wèn)題主要集中在數(shù)據(jù)的高速傳輸上，比較有效的方法是采用DMA方式、雙口RAM、存儲(chǔ)器分段、多速采樣等技術(shù)。
32位雙極串行數(shù)據(jù)的發(fā)送飛參系統(tǒng)中，大氣數(shù)據(jù)參數(shù)和飛機(jī)姿態(tài)角是以數(shù)字信號(hào)形式傳送的，符合俄羅斯ГОСТ18977 - 79標(biāo)準(zhǔn)，與ARINC429標(biāo)準(zhǔn)在電氣特性上是完全一致的，均為32位雙極串行回零碼，以電脈沖形式發(fā)送，一個(gè)電脈沖就是一位。
12位并行碼信號(hào)的檢測(cè)對(duì)于Windows操作系統(tǒng)是采用多任務(wù)、多線程機(jī)制，飛參記錄器組件輸出12位并行碼信號(hào)后，采用I/ O接口讀取12位并行碼信號(hào)并儲(chǔ)存在工控機(jī)硬盤(pán)上。其并行碼檢測(cè)原理圖如2所示。
飛參記錄器輸出的12位并行碼幅值偏低，波形也不是完整的方波，還伴有一定的噪聲，采用LM224作為電壓比較器，并接成正反饋形式，提高比較翻轉(zhuǎn)的快速性，改善波形質(zhì)量。并行碼經(jīng)整形后錯(cuò)位現(xiàn)象依然存在，因此在編程時(shí)首先采用連續(xù)兩次讀取后，相與為1的方法來(lái)判斷脈沖的存在，其次采用在兩個(gè)地址同步脈沖之間反復(fù)讀取數(shù)據(jù)脈沖再按位相或的方法，以保證每個(gè)數(shù)據(jù)脈沖不被漏讀。
并行碼的生成原理設(shè)計(jì)硬件邏輯電路生成12位并行碼，要隨意改變每個(gè)地址中的數(shù)據(jù)，將會(huì)非常復(fù)雜�？紤]到并行碼的可調(diào)性、時(shí)序以及工作狀態(tài)切換的方便，采用工控機(jī)用定時(shí)器中斷的方法向I/ O發(fā)數(shù)據(jù)，控制產(chǎn)生符合要求的12位并行碼。
飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備的軟件采用CVI ，該軟件具有良好的交互性，可編輯儀器面板，定義儀器功能，硬件控制能力強(qiáng)、表達(dá)和運(yùn)算能力強(qiáng)等特點(diǎn)。軟件的可重用性也是很重要的，為實(shí)現(xiàn)軟件的可重用性，采用模塊化程序設(shè)計(jì)思想是一個(gè)重要途徑。軟件包括初始化編程、性能檢測(cè)、結(jié)果處理、故障定位4個(gè)部分組成。
初始化編程初始化條件包含了硬件和軟件系統(tǒng)的全部信息。它包含各種板卡的地址、通訊參數(shù)、I/ O參數(shù)的初始化等，這類(lèi)參數(shù)能保證設(shè)備正常、可靠地運(yùn)行。
性能檢測(cè)測(cè)試軟件的流程主要包括系統(tǒng)自檢、選擇檢測(cè)部件、調(diào)用相應(yīng)的檢測(cè)程序。整個(gè)程序采用模塊化設(shè)計(jì)，靈活方便，為以后的軟件、硬件升級(jí)提供了條件。檢測(cè)項(xiàng)目為用戶提供選擇窗口，由使用者選擇。
進(jìn)入檢測(cè)過(guò)程的每個(gè)界面均可方便地進(jìn)入和退出。
其流程如3所示。
檢測(cè)結(jié)果處理飛參檢測(cè)結(jié)果的處理是整個(gè)檢測(cè)工作的重要部分，要求檢測(cè)結(jié)果在屏幕上顯示、保存、打印和歷史查詢(xún)等。對(duì)飛參來(lái)說(shuō)，對(duì)歷史數(shù)據(jù)的保存是有巨大意義的。檢測(cè)結(jié)果表格可由用戶設(shè)定成不同格式打印。為日后的修理及飛參資料的查詢(xún)創(chuàng)造了條件。
故障定位由于飛參系統(tǒng)對(duì)故障檢測(cè)的復(fù)雜性以及操作人員對(duì)其認(rèn)識(shí)有限，性能檢測(cè)完畢后，也很難確定故障部位。所以考慮到這一點(diǎn)，充分利用飛參自檢的信息，要求在用戶操作界面上準(zhǔn)確地提示故障部件，將故障部位縮小到硬件板卡甚至主要元器件上。
在軟件的設(shè)計(jì)上采用多線程技術(shù)增強(qiáng)了基于PC總線的插卡儀器輸入輸出應(yīng)用的性能，可防止基于PC的檢測(cè)應(yīng)用軟件，與插入式數(shù)據(jù)采集卡或使用標(biāo)準(zhǔn)接口的獨(dú)立儀器通信時(shí)產(chǎn)生的堵塞現(xiàn)象。并且多線程技術(shù)還將用戶界面顯示與數(shù)據(jù)采集分配在不同的線程上，降低數(shù)據(jù)采集與用戶界面顯示間的干擾，使每個(gè)線程能獨(dú)立地以最快速度運(yùn)行，充分提高系統(tǒng)的檢測(cè)速度。
結(jié)論
隨著電子設(shè)備的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，檢測(cè)設(shè)備功能越來(lái)越強(qiáng)，結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備難以滿足要求，為保證檢測(cè)設(shè)備的通用和統(tǒng)一，采用通用的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備已勢(shì)在必行。本文在掌握了飛機(jī)飛行記錄器的工作原理，測(cè)試并分析了其所有的信號(hào)，研究出基于虛擬儀器技術(shù)的檢測(cè)設(shè)備，具有自動(dòng)化程度高、易操作和維修、檢測(cè)迅速準(zhǔn)確、工作穩(wěn)定的特點(diǎn)，為提高檢測(cè)和維修水平，提供了有力保障。
