飛機試驗中測試系統的發展與革新

摘 要：伴隨著我國航空航天技術的進步，對飛機試驗中測試系統給的發展與革新具有重要的意義和價值。作者是建立在DAQ系統和網絡測試系統的運用方式和原理深刻分析飛機試驗中檢測系統當前的發展狀況，并對飛機測試系統的革新和未來發展方向進行了簡要概述。希望能夠為相關人員工人提供參考價值。

關鍵詞：飛機試驗；測試系統；發展現狀；技術革新；發展趨勢

引言

自改革開放以來，伴隨著我國計算機、網絡通信、傳感和微電機技術的進步和發展，為我國航空航天領域的發展做出巨大貢獻，隨之也出現了智能儀器儀表等等。這些技術的出現和應用極大方便了計算機硬件優勢，為飛機測試系統技術的成熟奠定科技基礎，真正將測試系統帶入一個高科技、高水平的層次，提升了測試系統的工作性能。總之，航空航天技術測試過程中，真正實現了計算機與現代設備的有機結合，二者都為飛機試驗中的測試工作的開展形成良好的技術支持，未來發展趨勢就是二者的一體化技術。

1 建立在DAQ體系之上的測試系統

測試系統的硬件形成體系，不同種類的測試信號分布在不同位置的傳感器，這些傳感器能夠將其轉化為與之對應的電信號，儼然成為檢測系統必須設置的不可缺少的環節。那么，傳感器的電信號是怎么傳出的呢？傳感器的電信號只有經過調解或方法處理過后，形成0～5V壓力幅值范圍之內的直流電信號，在經過A/D的轉換，轉換過后其輸送至單片機完成相關的數據處理。處理之后，單片機加工處理好的數據通過電路輸送至系統主機，系統主機會完成后續的數據分析、測量等等工作。互聯網深刻影響著人們的生活，在它的影響下，不僅能夠傳送數據還可以利用網絡完成計算機之間的信息交換。傳感器信號的輸出形式有直流式，這種傳送方式則不用設置整流濾波、交流放大等功能環節。

目前，能夠稱得上形成系統的現代測試體系必須具備以下幾個方面：主機、分機和需要應用的軟件等等。其各自又是如何工作的呢？分機會遵循系統主機發出的操作指令，完成傳感器測量信號的采集工作、初步處理數據以及數據的傳送。主機則是負責整個系統中各個環節的協調調度，主機輸出數據則需要分機操作的測量、檢測和控制指令，這種工作方式能夠方便日后測試結果的顯示、打印和數據輸出。

2 建立在現場總線基礎上的網絡測試系統

網絡技術水平的不斷進步和發展，為我國建立在現場總線基礎上的網絡測試系統的發展奠定重要的物質基礎。建立在現場總線基礎上的網絡測試系統具備三大基本功能：前向通道、后向通道以及網絡通信。每一種功能又具備其他多種子功能，為該技術的進步和完善提供技術支持。

前向通道主要包括傳感器、信號處理器、數據采集系統、微處理器幾個部分構成，能夠進行信號檢測、交換以及分析功能。

后向通道的功能與前向通道相比存在諸多差異，它是以數-模-數轉換不見為主要方式，功能有：（1）信號調制：由微處理器輸出的數字信號包含了被測量信息或者表示控制模塊輸出的信號控制量，通過轉換并調制成為現場總線中輸出的數字信號，并傳輸至執行器中進行動作的控制與執行；（2）解調：將來自現場總線中的數字信號進行解調處理，并將之傳輸至系統的微處理器進行處理；（3）供電：將現場總線中傳輸的交流信號進行變換處理，并將之轉換成為微處理器、數據采集模塊系統供電電源能夠應用的電源。

測試系統的智能化現場測量儀表，例如執行器/變送器等都通過接口直接與總線相連。現場總線通過采用雙絞線、光纜或者無線的方式進行數據的傳送，當前主要以雙絞線為主。即上位機與現場的測量儀表的鏈接只需要兩根導線就可以實現通訊，這兩根導線不但為測量儀表設備提供電力支持，而且還承擔了數字化、雙向的串行通信。通過使用數字信號取代模擬信號能夠顯著提高系統的抗干擾能力，有效的延長信息的傳輸距離，從而削減測試現場與控制室之間通信設備及線路的成本耗費。當前，國際上多采用的現場總線通信標準，包括HART、FF、CAN以及LonWorks等模式。

3 當代飛機測試系的技術革新

3.1 硬件設計技術

3.1.1 基本約束條件

測試系統的特點主要考慮測試對象的具體大小、環境、測試物理量等。系統的需求方面則需要考慮系統的測試精度、測試可靠性、系統響應速度等。同時，設計過程中還需要考慮系統的設計成本、架設成本以及開發周期等。

3.1.2 測試系統功能模塊設計技術

測試系統的功能模塊電路設計過程中通常使用了包括單片機、CPLD、FPGA、DSP、ASIC、SOC等在內的高集成度設計技術。通過應用低能耗的期間來降低系統的運行能耗，同時減輕運行過程中存在的干擾問題。通過使用通用、標準化的硬件能減少系統的現場安裝、調試、維護等成本，也有利于降低系統的生產成本。最后，在設備驅動程序的開發過程中，通過使用動態的鏈接來進行多層次的程序鏈接。

3.1.3 系統設計技術

系統設計時需要應用到的是組態技術，使用國家嚴格規定的總線和模塊單元。例如：程控儀設備、數控設備以及現場總線測試儀表等等，這些不僅能夠充分降低系統設計和研發成本，還可以大大減少系統開發所需要的時間，這種技術支持能夠讓系統更加符合標準、更加通用。此外，采用軟件組態開發平臺的方式進行技術開發，比如：可視化開發等等，同樣可以縮短系統的開發時間，還可以形成友好、和諧的系統界面。總之，組件的設計環節中，應嚴格按照系統的實際需要展開設計，慎重考慮系統日后的升級問題即功能的擴展，確保系統具有更強的開放性、實用性。

3.2 軟件設計技術

測試系統的應用軟件主要包括了測試程序、控制程序、數據庫管理程序、數據處理程序以及人機界面等。無論是具體的測試功能模塊還是虛擬設備，在設計過程中都應該保證軟件在系統存儲容量以及處理速度的限度下對應用程序進行合理設計，盡量通過軟件實現傳統的硬件設備功能，使得系統的硬件配置減少。信號處理以及數據處理主要包括系統的誤差分析、插值分析、數字濾波分析、數據融合技術等。同時，在人機界面設計過程中，考慮到界面是系統與外界進行信息交流的窗口，在設計過程中不但要實現對應的功能，而且要求實現功能信息的顯示效果，界面盡量人性化。

3.3 測試網絡規范

測試系統的設計過程不是盲目的，而是應該遵循標準的電器規格，所有設備以及設備所輸出的信號都應該與電氣規格相協調、相統一。同時，設計過程中的信號線定義、信號傳輸方式的選擇、信號傳輸速度、信號的邏輯電平以及信號線纜租客等都需要給予網絡通信標準進行。

4 結束語

綜上所述，隨著我國社會主義市場經濟的發展，科技水平也不斷提高。雖然我國的飛機試驗中測試系統的發展已經有巨大的進步，但是與發達國家相比，仍然存在諸多不足，作者認為需要我國多個行業領域不斷的研究，才能夠最終促進測試系統的發展和完善。雖然期間還有一段長遠的路要走，但是相信隨著我國整體實力的提升，該系統技術的成熟指日可待，相信其一定會為我國航空航天技術的提高奠定重要的技術支持。

參考文獻

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