一种航空多通道高精度模拟量采集系统BIT方法技术方案

本发明专利技术属于机载模拟量采集技术领域，尤其涉及一种可配置多通道高精度模拟量采集系统BIT方法。为判断参考源是否故障，判断2个高速AD转换器AD1和AD2是否故障、精度是否下降几种故障模式。本发明专利技术提供了一种可配置多通道高精度模拟量采集系统，该系统包括CPU+FPGA模块、信号调理电路、第一多路开关1、第二多路开关2、比例放大电路、后级多路开关和AD转换器。本发明专利技术所占板面积小，硬件结构简单、可靠，软件灵活度高、复杂度低、可移植性强、检测覆盖率高。并且成功应用于某型歼击机，使用过程中稳定可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种航空多通道高精度模拟量采集系统BIT方法
本专利技术属于机载模拟量采集
，尤其涉及一种可配置多通道高精度模拟量采集系统BIT方法。
技术介绍
飞机机电系统中包含大量温度、湿度、流量、压力、液位、转速等模拟量信号，对其测量精度、采集速度和数据稳定性的要求越来越高。模拟量采集系统作为飞机机电管理数据采集系统中重要的组成部分，因此模拟量采集系统的BIT变的非常重要。因此一种好的BIT设计方法成为提升飞机机电综合水平和检测率的重要途径。传统飞机模拟量采集系统大多采用激励测试的方法，即在参考端增加基准电压。这种方法有很大的局限性，受信号变化速度、信号的幅值范围的限制，很多时候难以达到BIT的目的。另外，其BIT电路本身无法测试，严重影响了系统的检测率。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，实现模拟量采集系统的简便、高检测覆盖率的BIT方法。为此，本专利技术提供一种可配置多通道高精度模拟量采集系统，该系统包括CPU+FPGA模块、信号调理电路、第一多路开关1、第二多路开关2、比例放大电路、后级多路开关和AD转换器。所述CPU+FPGA模块分别与机电管理和第一多路开关1、第二多路开关2、后级多路开关和AD转换器连接；所述第一多路开关1、第二多路开关2与信号调理电路、比例放大电路连接、第二多路开关2和AD转换器连接；所述信号调理电路分别与第一多路开关1和第二多路开关2相连；所述比例放大电路分别与前级多路开关和后级多路开关连接；所述后级多路开关分别于比例放大电路和AD转换器连接。CPU+FPGA模块，用于实现模拟量采集通道顺序配置、工作模式配置和BIT结果判断，通过内部总线访问FPGA数据缓冲区获取模拟量采集结果，并经算法处理后，通过高速串行通讯总线上传至所述飞机机电管理系统；信号调理电路，与外部输入信号连接，用于实现所述模拟量输入信号调理及接口保护功能；第一多路开关1，与所述信号调理电路连接，用于实现采集通道切换；第二多路开关2，与所述信号调理电路连接，用于实现采集通道切换；比例放大电路，分别与所述第一多路开关1和第二多路开关2连接，用于实现模拟量输入信号比例放大；后级多路开关，与所述比例放大电路连接，用于实现模拟量输入调理后信号的最后汇总；AD转换器采用2个高速AD转换器，供电方式为双端供电。与后级多路开关连接，用于实现模拟量输入信号采集。进一步，所述比例放大电路采用仪表运放。本专利技术还提供一种可配置多通道高速模拟量采集BIT方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：以下BIT过程不影响正常的采集顺序；步骤1：判断参考源；当第一多路开关1或第二多路开关2分别切换至参考源模拟量输入通道，另一个切换至地，即采集参考源通道时做如下判断。a.若2个高速AD转换器AD1和AD2采集结果差值<20mV时，且与理论值5V比较均小于10mV，则认为参考电源正常，进行步骤2；b.当AD1和AD2采集结果差值<20mV时，且与理论值5V比较差值均>10mV时，认为5V参考电源故障。此时采用AD1作为正常采集通道，AD2不予采用。步骤2：判断AD1与AD2的故障情况；a.AD1和AD2的采集值差值小于20mV时，认为工作正常；b.AD1和AD2的采集值差值在20mV和80mV之间时，认为采集精度下降。此时认为AD1和AD2采集值最接近5V参考源的通道正常，另一个通道采集精度下降。此时采用采集5V基准源误差小的通道作为正常采集通道，另一通道作为监测通道；c.AD1和AD2的采集值差值超过80mV时，认为有通道故障。此时采用采集5V基准源正确的通道作为正常采集通道，另一个通道故障。进一步，所述的一种多通道高精度模拟量采集系统BIT方法，其特征在于AD1与AD2采集值相反，在软件中需要取反。进一步，所述的一种多通道高精度模拟量采集系统BIT方法，其特征在于采集过程由FPGA模块独立完成，不需要占用CPU运行资源。本专利技术的技术效果：采用本专利技术克服了现有技术的不足，实现模拟量采集系统的小型化，BIT方法更为简洁，在不干扰正常采集功能的情况下，实现了更高的检测覆盖率。附图说明图1为本专利技术的一种多通道高精度模拟量采集系统及其BIT功能框图。图2为本专利技术BIT方法流程图具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术做进一步的描述。图1是本专利技术提供的一种多通道高精度模拟量采集系统及其BIT功能框图。参照图1所示，该系统包括CPU+FPGA模块、信号调理电路、第一多路开关1、第二多路开关2、比例放大电路、后级多路开关和AD转换器。所述CPU+FPGA模块分别与机电管理和第一多路开关1、第二多路开关2、后级多路开关和AD转换器连接；所述第一多路开关1、第二多路开关2与信号调理电路、比例放大电路连接、第二多路开关2和AD转换器连接；所述信号调理电路分别与第一多路开关1和第二多路开关2相连；所述比例放大电路分别与前级多路开关和后级多路开关连接；所述后级多路开关分别于比例放大电路和AD转换器连接。其中，所述CPU+FPGA模块，用于实现模拟量采集通道顺序配置、工作模式配置和BIT结果判断，通过内部并行总线访问FPGA数据缓冲区获取模拟量采集结果，并经算法处理后，通过总线上传至所述飞机机电管理系统；CPU+FPGA模块完成第一多路开关1、第二多路开关2、后级多路开关和AD转换器的配置。系统按照以下方式进行BIT：(1)正常采集时，所有通道顺序进行采集。(2)当第一多路开关1或第二多路开关2分别切换至5V基准源模拟量输入通道，另一个切换至地。若2个高速AD转换器AD1和AD2采集结果差值<20mV时，且与理论值5V比较均小于10mV，则认为参考电源正常，进行步骤4；(3)当AD1和AD2采集结果差值<20mV时，且与理论值5V比较差值均>10mV时，认为5V参考电源故障，进行步骤7；(4)正常采集时，AD1和AD2采集结果差值<20mV时，认为工作正常；(5)AD1和AD2的采集值差值在20mV和80mV之间时，认为采集精度下降。此时认为AD1和AD2采集值最接近5V参考源的通道正常，另一个通道采集精度下降。此时采用采集5V基准源误差小的通道作为正常采集通道，另一通道作为监测通道；(6)AD1和AD2的采集值差值超过80mV时，认为有通道故障。此时采用采集5V基准源正确的通道作为正常采集通道，另一个通道故障；(7)若5V参考源故障，则采用AD1作为正常采集通道，AD2不予采用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空多通道高精度模拟量采集系统，其特征在于：包括CPU+FPGA模块、信号调理电路、第一多路开关(1)、第二多路开关(2)、比例放大电路、后级多路开关和AD转换器；所述CPU+FPGA模块分别与机电管理和第一多路开关(1)、第二多路开关(2)、后级多路开关、AD转换器连接；所述第一多路开关(1)、第二多路开关(2)与信号调理电路、比例放大电路连接、第二多路开关(2)和AD转换器连接；所述信号调理电路分别与第一多路开关(1)和第二多路开关(2)相连；所述比例放大电路分别与前级多路开关和后级多路开关连接；所述后级多路开关分别于比例放大电路和AD转换器连接；所述CPU+FPGA模块，用于实现模拟量采集通道顺序配置和BIT结果判断，CPU通过内部总线访问FPGA数据缓冲区获取模拟量采集结果，并经算法处理后，得出BIT结果，并通过上传至所述飞机机电管理系统；所述信号调理电路，与模拟量输入连接，用于实现所述模拟量输入信号调理及接口保护功能；所述第一多路开关(1)，与所述信号调理电路连接，用于实现采集通道切换；所述第二多路开关(2)，与所述信号调理电路连接，用于实现采集通道切换；所述比例放大电路，分别与所述第一多路开关(1)和第二多路开关(2)连接，用于实现模拟量输入信号比例放大；所述后级多路开关，与所述比例放大电路连接，用于实现模拟量输入调理后信号的最后汇总；所述AD转换器采用2个高速AD转换器，供电方式为双端供电，与后级多路开关连接，用于实现模拟量输入信号采集。...

【技术特征摘要】
1.一种航空多通道高精度模拟量采集系统，其特征在于：包括CPU+FPGA模块、信号调理电路、第一多路开关(1)、第二多路开关(2)、比例放大电路、后级多路开关和AD转换器；所述CPU+FPGA模块分别与机电管理和第一多路开关(1)、第二多路开关(2)、后级多路开关、AD转换器连接；所述第一多路开关(1)、第二多路开关(2)与信号调理电路、比例放大电路连接、第二多路开关(2)和AD转换器连接；所述信号调理电路分别与第一多路开关(1)和第二多路开关(2)相连；所述比例放大电路分别与前级多路开关和后级多路开关连接；所述后级多路开关分别于比例放大电路和AD转换器连接；所述CPU+FPGA模块，用于实现模拟量采集通道顺序配置和BIT结果判断，CPU通过内部总线访问FPGA数据缓冲区获取模拟量采集结果，并经算法处理后，得出BIT结果，并通过上传至所述飞机机电管理系统；所述信号调理电路，与模拟量输入连接，用于实现所述模拟量输入信号调理及接口保护功能；所述第一多路开关(1)，与所述信号调理电路连接，用于实现采集通道切换；所述第二多路开关(2)，与所述信号调理电路连接，用于实现采集通道切换；所述比例放大电路，分别与所述第一多路开关(1)和第二多路开关(2)连接，用于实现模拟量输入信号比例放大；所述后级多路开关，与所述比例放大电路连接，用于实现模拟量输入调理后信号的最后汇总；所述AD转换器采用2个高速AD转换器，供电方式为双端供电，与后级多路开关连接，用于实现模拟量输入信号采集。2.根据权利要求1所述的一种航空可配置多通道高速模拟量采集系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：车炯晖，任晓琨，呼明亮，张旭洲，李林，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61