基于FPGA的飞机电源参数测试设备设计.pdf

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1、2010年第11期大众科技No.11，2010（总第135期）DAZHONGKEJI(CumulativelyNo.135)基于FPGA的飞机电源参数测试设备设计谭卫娟（西安航空职业技术学院，陕西西安710089）【摘要】根据某型飞机电源系统飞行试验需要，提出了一种基于FPGA的飞机电源参数测试设备，用于采集测试飞机电源参数。传感器采集电源参数，通过光纤传输到数据采集卡，经过FPGA数据处理后传送到上位机，供用户进行数据分析和监控。该设备的测试准确度符合GJB5189-2003的规定。【关键词】FPGA；测试设备；飞机电源参数【中图

2、分类号】TP29【文献标识码】A【文章编号】1008-1151(2010)11-0051-02当前，飞机上电力电子设备日益多样化、复杂化，飞机电源系统的品质直接影响飞行安全。因此在进行飞行时，需要对飞机提供的直流电源、交流电源进行工作特性测量，并[1]给出其参数的基本特性和动态特性。对于电源瞬态特性参数，目前没有相应的测量设备，从而需研制专用的瞬态电源动态特性参数测量设备对其进行测试，以满足民机适航性试飞要求。本设备是一种专用测试设备，主要用于飞机交、直流电网参数采集测试，捕获飞机电源系统的负荷突变、电压突变，然后提供给地面数据卸载

3、及预处理系统，以评估被测飞机电图1电源瞬态特性参数测试设备结构图网络供电特性是否满足相关国军标或设计规范的要求。本设备的输入信号包括：电压、电流信号，IRIG-B时码（一）飞机电源特性参数信号和429总线信号。其中，机载电源的电压、电流信号，飞机电源系统是飞机上电能产生、调节、控制和电能变通过传感器、信号调理设备将实际的电压电流信号转成适合换部分的总称。飞机电源系统由交流电源系统和直流电源系板卡的电压信号。整套设备与机载电源隔离，不会对飞机干统组成，交流电源系统向机上交流电网提供115/200V，400Hz扰飞机正常工作。三相交流电

4、。直流电源系统向机上直流网路提供27V低压直2.2硬件组成[2]流电。传感器主要用于交直流电流的变换，本测试设备的被测根据飞行科目要求，设备需测量飞机交流电源系统、直试信号包括电压信号和电流信号，电压信号直接分压后进入流电源系统的稳态参数和瞬态参数，包括稳态交流电压、瞬测试设备，以增加系统的带宽，改善系统的动态性能；电流态交流电压、稳态交流电流、瞬态交流电流、稳态频率、瞬信号由电流传感器变换后进入测试设备。态频率、电压相位差、畸变频谱幅值、直流畸变等46种参数。为了提高抗干扰性能和动态性能，选用霍尔电流传感[3]电源参数的测试准确度

5、遵照GJB5189-2003的规定：稳器，将交直流电流转换成200mA以下的交直流小电流输入到态交、直流电压测量在电压为额定值时相对误差在0.2%范围信号调理设备。内，瞬态交、直流电压测量在电压为最大极限时相对误差在信号调理设备完成信号的调理，主要包括电压信号的衰0.5%范围内，交、直流电流测量在电流为额定值时相对误差减、电流-电压信号的转换、交、直流电压畸变信号和交流电压直流分量的调理等功能。调理后的模拟信号送入数据采集在0.8%范围内。设备进行采样。（二）总体设计采集器为3UCPCIE机载计算机，主要包括CPU卡、电飞机电源瞬态

6、特性参数测试设备主要由嵌入式源数据采集卡、IRIG-B时码卡、429总线卡、以及SATA扩展CPCIE/CPCI计算机、4块12通道数据采集卡、IRIG－B时码口，其组成如图2所示：卡、ARINC429总线板卡、以及前端电压、电流测量传感器组[4,5,6]成一个集成化、标准化的飞行电源动态特性参数测量设备。该设备面向试飞工程师、数据处理工程师以及其它相关人员，为他们提供电源动态特性参数测试数据。2.1总体结构电源瞬态特性参数测试设备包括传感器、信号调理设备、信号采集记录器、编程加载装置等。其中信号采集记录器由采集机箱、控制器板卡、A

7、RINC429总线板卡、时码板卡、高速数据采集板卡、可拆卸固态记录器、显示器及键盘等组图2采集器组成结构图成，如图1所示：【收稿日期】2010-08-27【作者简介】谭卫娟（1983－），女，西安航空职业技术学院航空维修工程系助讲，硕士，研究方向为航空电子设备维修。-51-本采集设备主要用于捕获飞机电源系统的负荷突变、电行设置，开关带锁住功能，防止误动作。传感器的设置状态压突变，属于偶发现象，电源突变频谱成分高，需要非常高随测试数据一起发送给采集器，连接图如图4所示：的采样率。CPCI电源数据采集卡是本设备的核心关键部分。选用16位

8、高精度数据采集卡，板卡有12个同步采样通道，每个通道有独立8档程控增益放大器、抗混迭滤波器、过零比较器、16位A/D转换器和12通道共享的内置192核DSP的FPGA芯片组成。有效提高了带宽，满足板上所有通道同步采集的数据传输的需求。