[發(fā)明專利]航空油量傳感器交流正弦可變激勵源發(fā)生電路

有效

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• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN108225479B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發(fā)明（設計）人: 任曉琨;張楨;閆穩(wěn);張曉艷;李林;荊立雄
• 申請（專利權）人: 中國航空工業(yè)集團公司西安航空計算技術研究所
• 主分類號: G01F23/26
• 分類號: G01F23/26
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 郭平

本發(fā)明涉及到機載遠程接口航空油量傳感器交流激勵源技術領域，具體涉及一種高精度航空油量傳感器交流正弦可變激勵源的實現(xiàn)電路及方法。航空油量傳感器交流正弦可變激勵源發(fā)生電路，包括：激勵頻率實時配置單元、10檔位增益實時配置單元、激勵輸出電流雙重限流保護單元以及激勵電壓輸出保護單元；本發(fā)明實現(xiàn)了目前航空油量傳感器對激勵頻率，激勵幅值的高精度和高穩(wěn)定性要求，并可通過軟件配置實時調節(jié)激勵輸出的頻率和幅值，為航空油量傳感器測量提供了精準的交流正弦激勵源信號。同時完善的安全保護機制和自身BIT檢測機制可以保證油箱的本質安全。

技術領域

本發(fā)明涉及到航空油量傳感器交流激勵源技術領域，具體涉及一種高精度航空油量傳感器交流正弦可變激勵源的實現(xiàn)電路。

背景技術

航空油量的準確采集，可以減少飛機起飛時的備用燃油量，為飛機戰(zhàn)術制定提供更準確的參考依據，對于航空領域各機型具有重要意義。目前航空各機型采用的是電容式油量傳感器，油量傳感器在接收到一定幅值一定頻率的交流激勵信號后，輸出pF級的微小電容信號。通過專用測量電路采集，電路補償，電容值解算，權重解算，飛行姿態(tài)補償?shù)炔襟E可以推算得到整機油量。

高精度的交流正弦激勵源是保證油量準確采集的基礎。激勵源的高精度體現(xiàn)在兩方面：(1)幅值精準；(2)頻率精準。油量傳感器反饋的交流信號要通過電容-電壓轉換電路將反饋信號轉換為電容值，反饋信號的幅值與電容值成正比，而反饋信號的幅值與激勵源的幅值成正比，因此激勵源幅值的精準對于電容測量值的準確性具有決定性作用。同時，油量傳感器由于本身的特性，具有特定的最優(yōu)激勵頻率，在最優(yōu)激勵頻率下對油量傳感器進行采集，可以最大程度保證油量傳感器電容值-油量換算的準確性。

傳統(tǒng)模擬式的正弦產生電路存在集成度不高，精度較差，轉換時間較長，不能靈活配置等缺點。因此如何產生高精度可變的交流正弦激勵源成為繼續(xù)推動航空油量測量技術進步亟待解決的技術問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種高精度可變的交流正弦激勵源。

航空油量傳感器交流正弦可變激勵源發(fā)生電路，包括：激勵頻率實時配置單元、10檔位增益實時配置單元、激勵輸出電流雙重限流保護單元以及激勵電壓輸出保護單元；

高精度航空油量傳感器交流正弦可變激勵源的實現(xiàn)電路原理框圖可參見圖1，其中：FPGA控制激勵頻率實時配置單元進行頻率值配置，使激勵頻率實時配置單元輸出預設頻率的小幅值正弦信號，該信號通過帶通濾波單元處理后濾除耦合干擾，信號進入10檔位增益實時配置單元，通過FPGA設置增益實時配置單元的增益系數(shù)，輸出頻率和幅值均滿足外部傳感器要求的交流激勵信號，激勵信號通過激勵輸出電流雙重限流保護單元對外部油位傳感器進行激勵，同時通過內部的激勵電壓輸出保護單元對輸出的激勵信號進行回采，以監(jiān)控其是否正常。

所述激勵頻率實時配置單元用于產生超高精度的交流正弦頻率源信號；通過外接16MHz晶振，可以實現(xiàn)100Hz～16MHz頻率的連續(xù)輸出，最小的頻率分辨率為0.06Hz。進一步，通過軟件可實時調節(jié)激勵頻率實時配置單元對外的激勵頻率，實現(xiàn)實時變頻，并且在激勵輸出異常時可通過軟件及時切斷對外的激勵輸出。

所述10檔位增益實時配置單元用于將激勵頻率實時配置單元的信號放大到合適的幅值，保證對外激勵的信號幅值準確；10檔位增益實時配置單元是利用控制多路模擬開關的通斷控制高精度電阻增益網絡的等效并聯(lián)阻抗，進而改變反相比例放大器的增益系數(shù)，將激勵頻率實時配置單元輸出的小信號精確放大到符合外部傳感器要求精確幅值的交流正弦激勵信號。

所述激勵輸出電流雙重限流保護單元用于保證油箱安全。通過串接在激勵輸出通路上的限流電阻和62mA保險絲實現(xiàn)雙重限流保護。當激勵源電路發(fā)生單點故障時限制對外的激勵電流，當激勵電路限流電阻和運放輸出發(fā)生復合故障時，通過保險絲熔斷切斷對外的激勵輸出。