第5讲：大气数据计算机解析ppt课件.ppt
大气数据系统（大气数据计算机）,刘瑞华中国民航大学 电子信息工程学院,2023年1月10日11时48分,第2/共45,大气数据计算机系统：功能及要求,功能测量静压、总压、总温以及参与修正作用的攻角和气源误差，经过解算装置或计算机的运算，输出大量的大气数据信息。优势减少大量的重复仪表和传感器提高大气数据的计算精度扩大测量系统的功能，提高系统可靠性,2023年1月10日11时48分,第3/共45,大气数据计算机系统：功能及要求,对大气数据计算机系统的要求：能利用所测参数计算大气数据信息，应具有不同形式的输出信号应具有误差修正功能、监控功能和故障告警功能应具有飞行前后的自检功能；故障诊断、故障隔离功能应具有快速方便地更换部件和机器的快速拆装能力,2023年1月10日11时48分,第4/共45,基本解算关系,高度的解算（见前述公式）马赫数的解算（见前述公式）指示空速的解算（见前述公式）真空速的解算大气密度的解算,2023年1月10日11时48分,第5/共45,大气静温的解算,2023年1月10日11时48分,第6/共45,大气数据计算机,组成传感器测量静压传感器、全压传感器、总温传感器、攻角传感器等具有可进行误差修正和补偿的解算装置座舱指示、显示装置及信号输出装置,2023年1月10日11时48分,第7/共45,数字式大气数据计算机硬件结构,2023年1月10日11时48分,第8/共45,大气数据计算机：原始参数传感器,电容式压力传感器压阻式压力传感器振膜式压力传感器总温传感器,2023年1月10日11时48分,第9/共45,数字式大气数据计算机-原始参数传感器（一）,差动电容式压力测量原理,差压为零时，输出为零；差压不为零，输出电压的幅值取决于差压的大小，相位取决于差压的正负。,2023年1月10日11时48分,第10/共45,电容量式压力传感器,将随压力变化的电容量变换成电压输出。UOUT=X P UR/XR X P，XR 为被测可变电容和标准参考电容的阻抗,2023年1月10日11时48分,第11/共45,传感器A/D转换回路,传感器测得信号在放大器输入端与D/A转换器输出相减，电压差放大，经滤波解调变成直流电压，用A/D转换后送入计算机，由计算机对其积分，然后经D/A转换变成模拟量反馈回放大器输入端，直至回路达到平衡。,2023年1月10日11时48分,第12/共45,数字式大气数据计算机-原始参数传感器（二）,压阻式压力传感器,2023年1月10日11时48分,第13/共45,振膜式压力传感器,在一定的压力范围内，在系统振动质量一定时，谐振频率仅是压力P的函数。,2023年1月10日11时48分,第14/共45,全温探头,2023年1月10日11时48分,第15/共45,数字式大气数据计算机-输入接口,多路转换器直流电压/数字转换V-T式A/D转换双积分式A/D转换逐次逼近式A/D转换交/直流转换原理频率/数字转换原理频率测量原理周期测量原理自整角机同步信号/数字转换电阻/数字转换,输入信号的传输,2023年1月10日11时48分,第16/共45,数字式大气数据计算机-输入接口（一）,逻辑多路转换器,2023年1月10日11时48分,第17/共45,数字式大气数据计算机-输入接口（二）,时序型多路转换器,2023年1月10日11时48分,第18/共45,数字式大气数据计算机-输入接口（三）,V/T式A/D转换,2023年1月10日11时48分,第19/共45,数字式大气数据计算机-输入接口（四）,双积分式A/D转换,双积分转换波形,2023年1月10日11时48分,第20/共45,双积分式A/D转换,工作过程三个阶段：采样阶段、比较阶段、休止阶段双积分式A/D转换器的特点：对积分元件R、C及时钟脉冲的稳定性及准确低要求低对于对称的常模干扰信号，特别是工频干扰信号有很强的抑制能力测量速度慢,2023年1月10日11时48分,第21/共45,数字式大气数据计算机-输入接口（五）,逐次逼近式A/D转换器方框图,2023年1月10日11时48分,第22/共45,数字式大气数据计算机-输入接口（六）,交/直流转换原理方框图,交流参考电压,2023年1月10日11时48分,第23/共45,数字式大气数据计算机-输入接口（六）,频率测量原理方框图,周期测量原理方框图,2023年1月10日11时48分,第24/共45,数字式大气数据计算机-输入接口（七）,自整角机信号转换方框图,将三相同步信号变换成传送角的正弦、余弦两相交流信号，然后再变成直流信号，再通过A/D转换成相应的数字量。,2023年1月10日11时48分,第25/共45,角度信号的反变换,利用角度的反变换，将f（）变成角，利用插值法进行函数计算。不用tg来求信号，主要是考虑到f（）函数的插值误差较小。,2023年1月10日11时48分,第26/共45,SCOTT 变压器（一）,SCOTT变压器由两个变压器组成，一个M变压器，其原边线组带有中间抽头，匝数为W1，一个叫T变压器，其原边绕组匝数为。两个变压器副边绕组匝数相同，都为W2,2023年1月10日11时48分,第27/共45,SCOTT 变压器（二）,2023年1月10日11时48分,第28/共45,SCOTT 变压器（三）,2023年1月10日11时48分,第29/共45,数字式大气数据计算机-输入接口（八）,电阻/数字转换程序,2023年1月10日11时48分,第30/共45,数字式大气数据计算机-输出接口,串行输出接口数字直流电压转换电路数字交流电压转换数字自整角机转换电路,2023年1月10日11时48分,第31/共45,大气数据计算机系统输出,2023年1月10日11时48分,第32/共45,数字式大气数据计算机-输出接口（一）,ARINC429总线串行传输总线，以三电平状态传输信息 总线电平 逻辑状态+5V 1 0V 空载-5V 0,发出数据的设备号,表示不同信息（如高度等）,根据前31位码中1的总数及奇偶校验确定,2023年1月10日11时48分,第33/共45,ARINC429接口基本原理方框图,32位移位寄存器可以由4个并行输入的8个移位寄存器（或2个16位寄存器），利用8位数据总线，分4次输入到移位寄存器，然后串行逐位输出。译码器输出控制数据输入移位寄存器，D8、D9 为译码器输入，Y3 Y0 选通4个8位移位寄存器的并行输入，输入32位数据后，向字间隙发生器输出一个启动信号，表示输入数据已准备好，开始串行输出，32位字，加8个字间隙，每传输一个数据字，共经历40位的时间。,2023年1月10日11时48分,第34/共45,数字式大气数据计算机-输出接口（二）,数字直流转换电路,2023年1月10日11时48分,第35/共45,数字-交流电压转换,2023年1月10日11时48分,第36/共45,数字式大气数据计算机-输出接口（三）,数字自整角机转换,2023年1月10日11时48分,第37/共45,利用SCOTT变压器实现数字/自整角机变换,2023年1月10日11时48分,第38/共45,数字/自整角机变换原理,数字自整角机转换及二线/三线变换原理,2023年1月10日11时48分,第39/共45,数字式大气数据计算机-微处理器硬件结构,微处理器总线关系,2023年1月10日11时48分,第40/共45,数字式大气数据计算机-微处理器程序结构,基本组成管理程序实时的大气数据计算（或其他数学任务）程序非实时的自检和故障监控程序,2023年1月10日11时48分,第41/共45,DADC ARINC706原理方块图,2023年1月10日11时48分,第42/共45,数字式大气数据计算机-36项自检功能,检查输入总温是否在规定的范围内机型程序检查检查静压传感器周期计数是否在规定范围检查静压传感器温度输出范围检查频/数转换是否完善ARINC输出端绕回检查对RAM检查对ROM检查,指令检查对CPU检查攻角比较检查检查 Ps=Pt（仅在地面功能检查时进行）备用VMO离散量检查EPROM读/写检查静压（或全压）锁相环检查微处理器计算功能检查,2023年1月10日11时48分,第43/共45,CPU 监控方案一,CPU定期向B端发出负脉冲，若CPU工作正常，单稳态触发器始终处于暂稳态，输出高电平。,2023年1月10日11时48分,第44/共45,CPU 监控方案二,CPU每秒发出负脉冲信号，使计数器清零。若CPU不能按时发出清计数器信号，计数器一直计数，当1.25秒后，CPU仍不能发出清计数器信号，WATCHDOG TIMER 为1，控制CPU清计数器，若仍不能复位，FAILURE为1，表示故障。,WATCHDOG TIMER,2023年1月10日11时48分,第45/共45,大气数据系统,1.大气数据计算机的功能是什么？2.采用大气数据计算机有什么优点？3.对大气数据计算机的基本要求是什么？4.简述大气数据计算机的基本组成。5.大气数据计算机有哪些原始数据传感器？6.大气数据计算机有哪些输入输出接口？7.理解典型的大气数据计算机主程序框图。,
