[發明專利]一種基于FFT頻譜分析的航空燃油測量系統

有效

• 申請號: 202111066643.2
• 申請日: 2021-09-10
• 公開（公告）號: CN113984138B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 呼明亮;車炯暉;屈盼讓;蔡曉樂;肖鵬;孫少華
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安航空計算技術研究所
• 主分類號: G01F22/00
• 分類號: G01F22/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 衛媛媛

1.一種基于FFT頻譜分析的航空燃油測量系統，其特征在于，所述系統包括：處理器單元、激勵發生單元、第一濾波單元、第二濾波單元、誤差消除電阻R2、比例放大單元和A/D轉換單元；所述處理器單元包括FFT單元，控制單元和數據解算單元；所述激勵發生單元包括D/A轉換單元和跟隨單元,其中：

處理器單元的FFT單元的輸入與A/D轉換單元的輸出連接，FFT單元的輸出端與數據解算單元連接，控制單元與數據解算單元連接；控制單元與數據解算單元均通過激勵發生單元的D/A轉換單元與跟隨單元連接，跟隨單元通過第一濾波單元與一個誤差消除電阻連接；兩個誤差消除電阻分別與油量傳感器等效電容兩端的飛機線纜等效電阻R1連接；比例放大單元的輸入負端與另一個誤差消除電阻連接，比例放大單元的輸出端通過第二濾波單元與A/D轉換單元連接；

比例放大單元包括反饋電阻R3、接地電阻R4和放大單元，放大單元的輸出端通過反饋電阻R3與放大單元的輸入負端連接，放大單元的輸入正端通過接地電阻R4接地；

所述處理器單元采用FFT單元計算A/D轉換單元輸出信號的頻譜；采用控制單元控制A/D轉換單元和D/A轉換單元；通過控制D/A轉換單元的輸出激勵源的幅值和周期，實現激勵源可編程控制；所述處理器單元采用數據解算單元解算油量傳感器等效電容C_X；

控制單元依據數據解算單元輸出的油量傳感器等效電容的采集結果，調整激勵發生單元的頻率，實施過程如下：

步驟1：將油量傳感器等效電容的容值范圍等分為N段，分別為(C₀,C₁]，(C₁,C₂]，…(C_N-1,C_N]，N取值為6～10；

步驟2：配置激勵發生單元輸出頻率為ω₁的周期激勵源；

步驟3：解算被測油量傳感器等效電容C_x；

步驟4：判斷C_x屬于的等分段區間，假設C_x∈(C_k-1,C_k]，其中，K∈[1,N]，配置激勵發生單元產生頻率為(N-k+1)ω₁的激勵源；

步驟5：重復步驟2和3，重新解算油量傳感器等效電容C_x；

數據解算單元解算油量傳感器等效電容的過程如下：

步驟1：依據傅里葉級數公式，計算所述激勵發生單元發出的激勵源的基波幅值A₁，三次諧波幅值A₃；

步驟2：依據FFT單元輸出的FFT結果，計算A/D轉換單元輸出的基波幅值B₁和三次諧波幅值B₃；

步驟3：根據激勵發生單元發出的激勵源的基波幅值A₁、三次諧波幅值A₃、A/D轉換單元輸出的基波幅值B₁和三次諧波幅值B₃，計算基波電容容值三次諧波電容容值

選取基波電容容值C_x(1)為油量傳感器等效電容的采集結果；選取三次諧波電容容值C_x(3)為油量傳感器等效電容的BIT結果。

2.根據權利要求1所述的基于FFT頻譜分析的航空燃油測量系統，其特征在于，所述激勵發生單元輸出的激勵源包括三角波、鋸齒波、梯形波和方波。

3.根據權利要求1所述的基于FFT頻譜分析的航空燃油測量系統，其特征在于，所述誤差消除電阻R2取值為：R1R2R3；R2取值為100～500Ω。

4.根據權利要求1所述的基于FFT頻譜分析的航空燃油測量系統，其特征在于，所述比例放大單元反饋電阻R3取值方法為：

其中，k為0.6～0.8之間的數值，V_反饋為比例放大單元輸出的飽和電壓上限，V_激勵為激勵發生單元輸出的電壓上限值，C_滿量程為油量傳感器等效電容的最大范圍，ω₁為激勵發生單元輸出的激勵頻率。

5.根據權利要求1所述的基于FFT頻譜分析的航空燃油測量系統，其特征在，方法還包括：

計算基波電容容值C_x(1)和三次諧波電容容值C_x(3)的絕對差值，當絕對差值小于允許的范圍時，則采集結果正常；否則，報燃油測量采集系統故障。