航空测试系统概述

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,*,*,*,航 空 测 试 系 统,1,曾 捷,E-mail:zj2007,办公室：明故宫校区智能楼313,手机：,2,课程概况,教材：,航空测试系统，樊尚春等编著，北京：北航出版社,教学安排：,1-14周，每周一（3，4节）/10-211,每周三（5，6节）/10-210,讲授内容：,与飞机飞行有关的信息的传感、采集、处理、传输、显示等技术及系统。,特殊性：,航空密切相关，使用环境条件恶劣，对可靠性等性能的要求苛刻,学生已学知识？传感器、单片机,3,目 录,第1章 绪论,1.1 引言：测试的作用、研究内容、组成和分类 1.2 航空测试系统的特点 1.3 航空测试技术中的传感器分类、重要性,第2章 测试系统的静态特性与数据处理,2.1 测试系统静态特性的定义和研究意义 2.2 测试系统静态误差的分类及定义：,误差形式、规律和原因,2.3 测试系统的静态标定意义、条件及过程 2.4 测试系统的主要静态性能指标、计算方法及误差合成 （灵敏度、分辨率、漂移、温漂、线性度,迟滞、重复性等）,4,第章 测试系统的动态特性与数据处理,.1 概述：动态特性的定义和研究意义 .2 动态无失真测试条件：幅频、相频特性；,.3 测试系统的动态特性方程：微分、传递及状态 .4 测试系统动态特性响应及动态性能指标,（时域频域动态性能指标）,第章 压力测试系统,.1 概述：压力的定义、单位、分类及常用弹性元件 .2 液柱式压力计；,.3 位移式压力计：电位计、磁阻式、电容式压力计 .4应变式压力计（平膜片、非粘贴式）,.5 压阻式压力计（基于单晶硅的压阻效应）,4.6 压电式压力计（正压电/逆压电效应）,5,第章 压力测试系统,.7 谐振式压力计（利用被测压力改变敏感元件）,石英、硅基、谐振膜、振动筒式 .8 动态压力测量的管道和容腔效应；（有无阻尼振动频率）,.9 压力测量装置的静、动态标定,第5章 振动、加速度与冲击测试系统,5.1 振动测试原理、方案及运动特性分析（内容：,振动位移、振动速度、振动加速度和振动频率）,5.2 位移式测振仪；,5.3 磁电式测振速度仪；,5.4 应变式振动传感器；（直接测加速度 再积分得到振动速度和振动位移）,6,第5章 振动、加速度与冲击测试系统,5.5 压阻式振动传感器,5.6 压电式振动加速度传感器；特点：质量小频带宽,5.7 振动传感器标定；,5.8 冲击测量；特点、危害,5.9 线加速度测量原理和力学基础,5.10 典型线位移式速度传感器,5.11 加速度传感器的静态标定（重力加速度计和,离心转台）,7,第6章 温度测量（人机环境）,6.1 概述：温度概念、温标、,温度计标定与校正、测温方法和分类,6.2 热电阻测温：金属热电阻、半导体热敏电阻,热电阻测温电桥,6.3 半导体P-N结测温；,6.4 热电耦测温：热电效应、热电耦工作原理、,热电耦误差和补偿、热电耦组成、分类及特点,6.5 非接触式温度测量系统,全辐射测温系统、亮度式测温系统、比色测量,8,第7章 流量测量系统,7.1 概述：流量概念、分类、应用,体积/质量,7.2 节流式流量计,利用改变流通管道截面，使得管道静压发生变化,7.3 涡轮流量计：涡轮转动，计数脉冲,7.4 电磁流量计：被测导电流体、达拉第效应,7.5 超声波流量计:超声波在流体中传输速度,7.6 流量标准与标定 分流体、气体,9,第8章 转速测量系统,8.1 概述：转速概念、应用（发动机、旋翼）分类,8.2 接触式转速表,8.3 测速发电机：直流、交流,8.4 数字式转速表：磁电式、电涡流式、霍尔式、光电,8.5 转速表标定,第9章 扭矩测量系统,9.1 概述：力矩概念、扭矩、静态、直升机、发动机,9.2 扭矩传感器变换原理 应变式 角位移式（扭角）,9.3 扭矩传感器的电源、信号传输方式,10,第10章 空速管、迎角及总温测量系统,10.1 迎角测量*,10.2 静压管及其特性,第11章 飞行高度及升降速度测量,11.1 飞行高度的测量 绝对/相对,11.2 气压测高的原理和方法,11.3 高度偏差的测量,11.4 高度变化率的测量（升降速度）,11,第12章 飞行速度测量系统,12.1 地速测量,12.2 空速测量理论,12.3 Ma速测量,第13章 飞行姿态测量,13.1 概述 姿态角和姿态角速度 俯仰角、倾斜角,13.2 机电型陀螺仪,13.3 其他类型陀螺 扰性/激光/光纤型,第14章 航向测量,14.1 航向及航线 飞机机头方向 与参考的角度,14.2 磁罗盘与航向传感器,13.3 其他类型陀螺 扰性/激光/光纤型,12,第1章 绪论,1,.,1,引言,1.1.1 测试的作用与地位,A.人的身体的状态测试；（定性）,B.人的体重的测量；（定量）,测试定义：,通过实验认识客观世界，取得实验对象的定性或定量信息的一种基本方法，认识自然界的主要工具。,作用与地位：,A,信息的源头，分析、评估、判断、控制的依据，,B,各种现代装备设计和制造的首位，生产率、制造水平、实用性水平的重要标志，国家科技水平标志,C 信息技术三大重要组成：测试、计算机及通信技术,13,测试系统：把被测参数自动转换为可直接观测的指示值或等效信息的系统。,传感器：由敏感元件直接感受被测量，并将其转换为可测量(电流、电压)的一套完整装置。,14,1.1.2 测试技术的内容,测试原理、方法、系统和测试信号的分析和处理,测量就是,借助仪器将待测量与同类标准量进行比较，确定待测量是该同类单位量的多少倍的过程称作测量。测量数据要写明数值的大小和计量单位。,测量的结果包括数值大小和测量单位两部分。数值的大小可以用数字表示，也可以是曲线或者图形。无论表现形式如何，在测量结果中必须注明单位。否则，测量结果是没有意义的。,15,测试原理：,进行测试所依据的原理,测试方法：,根据测试原理所采用的测量方法,直接/间接 动态/静态 等精度,按方法分类：,按条件分类：,直接测量,间接测量,等精度测量,非等精度测量,16,.,直接测量,用事先分度或标定好的测量仪表，直接读取被测量测量结果的方法称为直接测量。例如，用温度计测量温度，用电压表测量电压等。,直接测量是工程技术中大量采用的方法，其优点是直观、简便、迅速，但不易达到很高的测量精度。,.,间接测量,首先，对和被测量有确定函数关系的几个量进行测量，然后，再将测量值代入函数关系式，经过计算得到所需结果。这种测量方法，属于间接测量。例如，测量直流电功率时，根据,PIU,的关系，分别对,I、U,进行直接测量，再计算出功率,P,。在间接测量中，测量结果,y,和直接测量值,x,i,(i1，2，3),之间的关系式可用下式表示,yf(x,1,x,2,x,3,),(1-3-1),间接测量手续多，花费时间长，当被测量不便于直接测量或没有相应直接测量的仪表时才采用。,测量,直接测量,间接测量,数值,单位,17,等精度测量,：,在保持测量条件不变的情况下，对同一被测量进行多次测量的过程称为等精度测量。这里所说测量条件包括所有对测量结果产生影响的主客观因素：使用的仪器、方法、步骤、心情、检测环境等,非等精度测量,：,如果在同一被测量的多次重复测量中，不是所有测量条件都维持不变如改变某些主客观因素：使用的仪器、方法、步骤、疲劳因素、检测环境等,等精度测量更为普遍；而有时为验证某个结论、某种新的测量方法，某种新仪器的性能也会采用非等精度测量。,18,测试系统：,根据测试原理和测试方法构建系统；,功能：自动测量 量程选择 分析,分析：,获得信号的特征 类别 构成 特征参数,处理：,滤波、变换、调制、解调、识别、估值等，以便于更容易获取信号的有用信息,确定性信号vs随机信号的分析与处理？,1,19,1.1.3 测试系统组成与分类,组成：,Fig 1.1.1（一般测试系统）,Fig 1.1.2（模拟式测量系统）,Fig 1.1.3（数字式测量系统）,测试系统：测量和分析试验对象各种信息所需要的全部软件和硬件。完成采集、加工处理、分析 显示等多种自动化功能。,数字式测量优点：抗干扰能力、速度快、精度高、功能多,在设计、配置测试系统时，应考虑的因素？,20,1.2 航空测试技术的特点,A：,被测参数种类繁多,B：,随时间变化规律复杂,C：,一个参数多种用途,D：,需要综合显示(飞机座舱综合显示),平视显示器(HUD)，头盔综合显示器（F35）(HMD),E：,环境恶劣（振动、冲击、温度、湿度、压力、腐蚀、电磁）,F：,对能耗、散热、体积、重量等有严格要求,G：,对可靠性、热备份、余度等有严格要求,21,F35,22,1.3 航空测试技术中的传感器,传感器作用：,测试系统中的主导地位,应用范围,飞行中,：飞行姿态、飞行状态、导航定位参数、动力装置、燃/滑油系统、武器、火控、飞控、液压、电源、起落架、环控、救生、安全等,地面：,各种试验检测,分类：,P11，,23,例：发动机需用的传感器,2,24,