一种用于飞行试验的模块化嵌入式数据采集装置制造方法及图纸

一种用于飞行试验的模块化嵌入式数据采集装置，包括：电源模块、主控模块、采集模块、存储模块。热流采集模块、热电偶采集模块、压力采集模块；能够对外部接收的零点触发信号进行隔离处理，送至主控模块；电源模块能够与外部具有RS422接口的设备进行通信。主控模块用于控制采集模块的采集功能、传输功能，并将采集模块采集得到的数据和外部具有RS422接口的设备送来的数据进行整合、编码后通过LVDS总线发送给双备份的存储模块和外部遥测设备。所有数据存储于存储模块，飞行试验结束后可对存储模块进行回收，回读其内部存储的数据进行分析。

A Modular Embedded Data Acquisition Device for Flight Test

A modular embedded data acquisition device for flight test includes power module, main control module, acquisition module and storage module. Heat flow acquisition module, thermocouple acquisition module, pressure acquisition module; can isolate the zero trigger signal received from the outside and send it to the main control module; power module can communicate with external devices with RS422 interface. The main control module is used to control the acquisition and transmission functions of the acquisition module. The data collected by the acquisition module and the data sent by the external equipment with RS422 interface are integrated, coded and sent to the dual backup storage module and the external telemetry equipment via LVDS bus. All data are stored in the storage module. After the flight test, the storage module can be retrieved and the data stored in the storage module can be read back for analysis.

【技术实现步骤摘要】
一种用于飞行试验的模块化嵌入式数据采集装置
本专利技术涉及一种用于飞行试验的模块化嵌入式数据采集装置，属于飞行器嵌入式数据采集

技术介绍
飞行试验是飞行器在真实大气环境中进行的科学研究或型号试验，是探索和验证新概念、新理论、关键技术、关键系统的重要手段。在空气动力学研究领域，风洞试验、飞行试验和数值计算被统称为空气动力学研究的三大手段。飞行试验在飞行器的研制过程中非常重要，需要经过大量的研究试验以及系统测试，直到最终定型投入生产，为了获取飞行器飞行试验过程中内部各个系统的工作状态参数以及环境数据参数，因此就需要在飞行器上安装可以记录试验过程的数据采集存储器，记录飞行试验过程中内部系统的飞行姿态、环境参数、电源参数、控制信息、图像信息等各种数据，并通过综合分析各种数据来评测飞行器的性能。需要将飞行器飞行试验过程中内部各个系统的工作状态参数以及环境参数数据实时记录下来，再进行事后回收分析和研究。现有采集装置没有根据传感器类型对电路进行分类设计，所有信号在同一采集电路进行采集，不同种类信号之间相互影响，容易引入干扰，导致数据失真；现有的数据采集装置基本都是一体化设计，电源、主控和采集设计在一块电路板，当有新型传感器数据需要采集或者试验任务需求不同时，采集装置需要全部重新设计、生产，因而周期较长无法快速实施，系统可靠性无法迅速验证；；当采集装置出现问题需要维修或者更换时，往往需要整体返厂或者整体更换，灵活性差、代价较高，也会影响试验进度。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种用于飞行试验的模块化嵌入式数据采集装置，将电源模块、主控模块、采集模块分别进行独立模块化设计，统一外形结构及连接方式。本专利技术针对不同类型传感器设计不同类型采集模块，有效避免了信号之间的相互干扰，提高数据采集可靠性；采用模块化设计，可以在既有产品基础上根据试验任务需求不同进行采集模块的扩展，实现快速实施，针对新型传感器可单独设计对应采集模块，不必对所有电路重新设计，提高最终产品可靠性；当采集装置出现故障需要维修或者更换时，由于模块化设计，可只更换故障模块并可在替换后迅速投入使用，减少维修难度和维修时间，保证试验进度。本专利技术解决的技术方案为：一种用于飞行试验的模块化嵌入式数据采集装置包括：主控模块、采集模块、电源模块、存储模块；装置上电后，电源模块将弹载的总电压进行稳压调理、电压转换后为主控模块、采集模块、存储模块进行稳定供电；同时能够对外部接收的零点触发信号进行隔离处理后，送至主控模块；主控模块，用于控制采集模块的采集和传输数据，并将采集模块采集得到的数据和外部具有RS422接口的设备送来的数据进行打包、编码后通过LVDS总线发送给双备份的存储模块进行存储。零点触发信号为持续1-5s的高电平信号。外部具有RS422接口的设备，包括：压力扫描阀、惯组设备、遥测设备；电源模块上设置有6路RS422接口，能够分别完成与外部具有RS422接口的设备进行通信。互为备份的存储模块，包括：两个独立工作的存储模块，两个存储模块存储相同的数据，其中一个存储模块发生故障时，另一个不受影响，能够完整保存数据。采集模块，包括：热流采集模块、热电偶采集模块、压力采集模块、应变采集模块，受主控模块控制，热流采集模块用于采集同轴热电偶的电压信息；热电偶采集模块用于采集热电偶的电压信息；压力采集模块用于采集飞行器表面和舱内压力，应变采集模块用于采集飞行器结构变形。同轴热电偶为风洞试验、飞行试验用的热流传感器。热电偶为风洞试验、飞行试验用的测量温度的传感器。应变采集模块通过应变片传感器，粘贴在飞行器变形测量区域表面，采集飞行器结构变形量实现。主控模块将采集模块采集得到的数据，按照相同的帧长度(优选128KB帧长度)进行打包存储至存储模块，以便于数据回读、分析。主控模块将外部具有RS422接口的设备送来的数据，进行解析，按照相同的帧长度进行打包存储至存储模块。主控模块能够根据用户需求，将采集模块采集得到的数据和具有RS422接口的设备送来的数据中的需求数据，按照约定的通信协议发送给外部飞行器的遥测设备。将采集模块采集得到的数据和外部具有RS422接口的设备送来的数据进行打包，具体为：对具有RS422接口的设备送来的数据进行解析，转换成与外部飞行器的遥测模块通信的频率和数据格式，得到RS422数据；将采集模块采集得到的数据和外部具有RS422接口的设备送来的数据中高采样频率的数据进行采样处理，得到抽样数据；将抽样数据和RS422数据按照与外部飞行器的遥测模块通信的频率和数据格式进行打包，实现整合；高采样频率是指比与外部飞行器的遥测设备通信的频率高的频率。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术涉及一种模块化的嵌入式数据采集存储装置，适用于飞行试验过程中强冲击振动条件下的压力、热流、应变等传感器数据的获取、处理及存储；(2)本专利技术的种数据采集装置被放置在弹体内有限的空间，在飞行试验过程中将内部系统的各种参数信息实时存储下来，试验结束后将存储单元进行回收，读出各种参数数据并进行分析处理；(3)本专利技术采用模块化设计，将电路分为不同模块，每一个模块功能较少，简化了每个模块的电路结构，便于维修和更换；(4)本专利技术通过板间连接器进行电气信号传输，各模块采用相同连接器，使得装置可快速扩展，适应采集通道数扩展的需求；(5)本专利技术设计层层咬合结构，每个采集装置由1个电源模块、1个主控模块和多个采集模块构成；最底层为电源模块、第二层为主控模块，再上层为多个采集模块(最多可安装10个采集模块)，能够经受严苛的环境试验考核。附图说明图1为本专利技术采集装置总体功能框图；图2为本专利技术采集器分层结构图；图3为本专利技术数据采集器外形及尺寸示意图；图4为本专利技术电源模块原理图；图5为本专利技术主控模块原理图；图6为本专利技术热流/热电偶采集模块原理图；图7为本专利技术压力/应变采集模块原理图；图8为本专利技术上位机功能框图；图9为本专利技术主控模块工作流程图；图10为本专利技术存储模块工作流程图。具体实施方式本专利技术一种用于飞行试验的模块化嵌入式数据采集装置，包括：电源模块、主控模块、热流采集模块、热电偶采集模块、压力采集模块、应变采集模块、存储模块。热流采集模块、热电偶采集模块、压力采集模块、应变采集模块外形接口一致，可以根据通道数目进行数量扩展，能够实现系统快速搭建。该装置能够稳定可靠地获取飞行试验过程中的热流、温度、压力、应变等数据，全部存储于存储模块。装置上电后，电源模块将弹载的总电压进行稳压调理、电压转换后为主控模块、采集模块、存储模块进行稳定供电；同时能够对外部接收的零点触发信号进行隔离处理，送至主控模块；电源模块上设置有6路RS422接口，能够与外部具有RS422接口的设备进行通信。主控模块，用于控制采集模块的采集功能、传输功能，并将采集模块采集得到的数据和外部具有RS422接口的设备送来的数据进行整合、编码后通过LVDS总线发送给双备份的存储模块和外部遥测设备。热流采集模块可以采集同轴热电偶的电压信号，用于热流计算；热电偶采集模块用于采集测温热电偶的电压信号，用于温度计算；压力采集模块用于采集压力传感器电压信号，用于压力计算；应变采集模块用于采集应变传感器电压信号，用于应变计算。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于飞行试验的模块化嵌入式数据采集装置，其特征在于包括：主控模块、采集模块、电源模块、存储模块；装置上电后，电源模块将弹载的总电压进行稳压、电压转换后为主控模块、采集模块、存储模块进行稳定供电；同时电源模块能够对外部接收的零点触发信号进行隔离处理后，送至主控模块；主控模块，用于控制采集模块的采集和传输数据，并将采集模块采集得到的数据和外部具有RS422接口的设备送来的数据进行打包、编码后通过LVDS总线发送给互为备份的存储模块进行存储。

【技术特征摘要】
1.一种用于飞行试验的模块化嵌入式数据采集装置，其特征在于包括：主控模块、采集模块、电源模块、存储模块；装置上电后，电源模块将弹载的总电压进行稳压、电压转换后为主控模块、采集模块、存储模块进行稳定供电；同时电源模块能够对外部接收的零点触发信号进行隔离处理后，送至主控模块；主控模块，用于控制采集模块的采集和传输数据，并将采集模块采集得到的数据和外部具有RS422接口的设备送来的数据进行打包、编码后通过LVDS总线发送给互为备份的存储模块进行存储。2.根据权利要求1所述的一种用于飞行试验的模块化嵌入式数据采集装置，其特征在于：零点触发信号为持续1-5s的高电平信号。3.根据权利要求1所述的一种用于飞行试验的模块化嵌入式数据采集装置，其特征在于：外部具有RS422接口的设备，包括：压力扫描阀、惯组设备、遥测设备；电源模块上设置有6路RS422接口，能够分别完成与外部具有RS422接口的设备进行通信。4.根据权利要求1所述的一种用于飞行试验的模块化嵌入式数据采集装置，其特征在于：互为备份的存储模块，包括：两个独立工作的存储模块，两个存储模块存储相同的数据，其中一个存储模块发生故障时，另一个不受影响，能够完整保存数据。5.根据权利要求1所述的一种用于飞行试验的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙日明，文帅，沙心国，潘俊杰，刘修廷，刘吴月，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11