大气数据课件:第5讲:大气数据计算机.ppt
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- 关 键 词:
- 大气 数据 课件 计算机
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1、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2022年1月24日14时25分第2/共45大气数据计算机系统:功能及要求大气数据计算机系统:功能及要求n功能功能测量静压、总压、总温以及参与修正作用的测量静压、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。运算,输出大量的大气数据信息。n优势优势减少大量的重复仪表和传感器减少大量的重复仪表和传感器提高大气数据的计算精度提高大气数据的计算精度扩大测量系统的功能,提高系统可靠性扩大测量系统的功能,提高系统可靠性2022年1月24日14时25分第
2、3/共45大气数据计算机系统:功能及要求大气数据计算机系统:功能及要求n对大气数据计算机系统的要求: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、监控功能和故障告应具有误差修正功能、监控功能和故障告警功能警功能应具有飞行前后的自检功能;故障诊断、应具有飞行前后的自检功能;故障诊断、故障隔离功能故障隔离功能应具有快速方便地更换部件和机器的快速应具有快速方便地更换部件和机器的快速拆装能力拆装能力2022年1月24日14时25分第4/共45基本解算关系基本解算关系n高度的解算(见前述公式
3、)高度的解算(见前述公式)n马赫数的解算(见前述公式)马赫数的解算(见前述公式)n指示空速的解算(见前述公式)指示空速的解算(见前述公式)n真空速的解算真空速的解算n大气密度的解算大气密度的解算000000 PTTPTPTPssssss得由taasaaaTMMTMkRTMaMV22 . 011728.721728.722022年1月24日14时25分第5/共45大气静温的解算大气静温的解算22221122222121222211212 . 0! 2 . 0! 210V121121 121121 astastaMTTMTTaVMkRTaVkRkTTRTkkVRTkkVRTPPkkVPkkV考虑到
4、总温探头误差且由于时,若气流受阻,即和由2022年1月24日14时25分第6/共45大气数据计算机大气数据计算机n组成组成传感器测量传感器测量l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座舱指示、显示装置及信号输出装置2022年1月24日14时25分第7/共45数字式大气数据计算机硬件结构数字式大气数据计算机硬件结构2022年1月24日14时25分第8/共45大气数据计算机:原始参数传感器大气数据计算机:原始参数传感器n电容式压力传感器电容式压力传感器n压阻式压力传感器压阻式压力传感器n振
5、膜式压力传感器振膜式压力传感器n总温传感器总温传感器2022年1月24日14时25分第9/共45数字式大气数据计算机数字式大气数据计算机-原始原始参数传感器(一)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。2022年1月24日14时25分第10/共45电容量式压力传感器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。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 为为被测可变被测可变电容和标准参考电容的阻抗电容和标准参考电容的阻抗放大器参考电压UR参考电容CR固定的3KH
6、z激励电源UR石英膜盒CP输出电压UOUT2022年1月24日14时25分第11/共45传感器传感器A/D转换回路转换回路 传感器测得信号在放大器输入端与传感器测得信号在放大器输入端与D/A转换转换器输出相减,电压差放大,经滤波解调变成器输出相减,电压差放大,经滤波解调变成直流电压,用直流电压,用A/D转换后送入计算机,由计算转换后送入计算机,由计算机对其积分,然后经机对其积分,然后经D/A转换变成模拟量反馈转换变成模拟量反馈回放大器输入端,直至回路达到平衡。回放大器输入端,直至回路达到平衡。K3 解调器 滤波器 D/A速率符号 压力传感器 A1PS校正存储器 UOUTUD参考电压URA/D1
7、S N2N1N2PSN1PS计算机2022年1月24日14时25分第12/共45数字式大气数据计算机数字式大气数据计算机-原始原始参数传感器(二)参数传感器(二)压阻式压力传感器UOUTUR2022年1月24日14时25分第13/共45振膜式压力传感器振膜式压力传感器在一定的压力范围内,在系统振动质量在一定的压力范围内,在系统振动质量一定时,谐振频率仅是压力一定时,谐振频率仅是压力P的函数。的函数。2022年1月24日14时25分第14/共45全温探头全温探头2022年1月24日14时25分第15/共45数字式大气数据计算机数字式大气数据计算机-输入输入接口接口n多路转换器多路转换器n直流电压
8、直流电压/数字转换数字转换V-T式式A/D转换转换双积分式双积分式A/D转换转换逐次逼近式逐次逼近式A/D转换转换交交/直流转换原理直流转换原理n频率频率/数字转换原理数字转换原理频率测量原理频率测量原理周期测量原理周期测量原理n自整角机同步信号自整角机同步信号/数字转换数字转换n电阻电阻/数字转换数字转换多路转换器S/HA/D输入信号的传输2022年1月24日14时25分第16/共45数字式大气数据计算机数字式大气数据计算机-输入输入接口(一)接口(一)逻辑多路转逻辑多路转换器换器二进制译码器A B C D S0 S1 2022年1月24日14时25分第17/共45数字式大气数据计算机数字式
9、大气数据计算机-输入接输入接口(二)口(二)时序型多路转换器晶体振荡器计数分频器计数器译码器时钟脉冲分路脉冲输出传感器传感器传感器传输门传输门传输门综合电路 脉冲分配器 X1X2X32022年1月24日14时25分第18/共45数字式大气数据计算机数字式大气数据计算机-输入输入接口(三)接口(三) V/T式式A/D转换转换锯齿波发生器 信号比较器 计数器标准脉冲发生器控制门零比较器开测启动开(上升沿)关(下降沿)数字量输出U入入2022年1月24日14时25分第19/共45数字式大气数据计算机数字式大气数据计算机-输入输入接口(四)接口(四)双积分式双积分式A/D转换转换逻辑控制 零比较器 计
10、数门 计数器 时钟 译码显示 积分器UX-UR+URT1UcT2tUcUxT2UcUx双积分转换波形2022年1月24日14时25分第20/共45双积分式双积分式A/D转换转换n工作过程三个阶段:采样阶段、比较阶工作过程三个阶段:采样阶段、比较阶段、休止阶段段、休止阶段n双积分式双积分式A/D转换器的特点:转换器的特点:对积分元件对积分元件R、C及时钟脉冲的稳定性及及时钟脉冲的稳定性及准确低要求低准确低要求低对于对称的常模干扰信号,特别是工频干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扰信号有很强的抑制能力测量速度慢测量速度慢2022年1月24日14时25分第21/共45数字式
11、大气数据计算机数字式大气数据计算机-输入输入接口(五)接口(五)逐次逼近式逐次逼近式A/D转换器方框图转换器方框图D / A转换器 锁存器 逐次逼近寄存器 比较器 INBUS0-3锁存指令250KHz 启动 -10VDC 转换完成锁存器 U入入INBUS4-72022年1月24日14时25分第22/共45数字式大气数据计算机数字式大气数据计算机-输入输入接口(六)接口(六)交交/直流转换原理方框图直流转换原理方框图交流参考电压90移相和过零检测 采样/保持交流信号电压采样脉冲直流电压2022年1月24日14时25分第23/共45数字式大气数据计算机数字式大气数据计算机-输入输入接口(六)接口(
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