[發明專利]可配置多通道模擬量采集系統及校準方法

在審

• 申請號: 202211320185.5
• 申請日: 2022-10-26
• 公開（公告）號: CN115712013A
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 呼明亮;蔡曉樂;閆穩;屈盼讓;孫少華;肖鵬
• 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: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;H03M1/10
• 代理公司: 北京清大紫荊知識產權代理有限公司 11718
• 代理人: 林政

本發明的可配置多通道模擬量采集系統及校準方法，涉及到機載模擬量接口采集技術，包括主通路、比較通路、控制單元和機電系統，主通路、比較通路分別與控制單元進行數據交互，控制單元與機電系統進行數據交互。通過主通路和比較通路采集數據的實時比較，以提高系統可靠性；通過配置開關矩陣，系統可工作于單端工作模式或差分工作模式；通過配置增益網絡系數，系統可實時調整放大倍數，以適應寬范圍模擬量采集。校準方法包括零電平系統誤差校準、A/D轉換單元滿幅度誤差校準和系統滿幅度誤差校準。綜合應用本發明所述的系統及校準方法，可配置電壓采集范圍、工作模式，實現多通道模擬量的高精度采集。

技術領域

本發明屬于聲吶浮標的技術領域，尤其涉及一種可配置多通道模擬量采集系統及校準方法。

背景技術

飛機機電系統中包含大量溫度、流量、壓力、液位、速度等模擬量輸入傳感器，對其測量精度、采集速度和數據穩定性的要求越來越高。另一方面，為了更真實、準確地反映被測對象的特性，許多測試項目轉向動態參數測試。模擬量采集系統作為飛機機電管理數據采集系統中重要的組成部分，其數據吞吐能力、采集精度、處理速度和系統可靠性直接影響飛機機電管理系統控制指標。所以設計一個多通道、高精度、高可靠、高數據吞吐能力的模擬量采集系統，成為提升飛機機電綜合水平和控制性能的重要途徑。

模擬量采集接口的系統誤差，主要來源于地線干擾帶來的零電平系統誤差、A/D轉換單元滿量程誤差和分壓等效網絡、儀表運放、增益配置網絡等引起的非線性系統誤差，傳統的模擬量采集系統往往都是進行簡單的采集和修正，不能精準的反應外部系統特性，其采集精度直接影響了飛機控制性能。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種可配置多通道模擬量采集系統，解決模擬量采集接口的系統誤差較大的技術問題。

提供一種可配置多通道模擬量采集系統，適用于機載上機電系統的信號采集，所述系統包括主通路、比較通路和控制單元，所述主通路、比較通路與分別所述控制單元進行數據交互，所述控制單元與機電系統進行數據交互；

所述主通路包括依次電連接的調理單元、第一開關矩陣、第一儀表運放、第一四選一開關、第一電壓跟隨單元、第一相位補償單元和第一A/D轉換單元；所述比較通路包括第二開關矩陣和第二儀表運放，第二四選一開關、第二電壓跟隨單元、第二相位補償單元和第二A/D轉換單元，調理單元用于信號輸入的調理，其中：第一開關矩陣，用于選擇信號輸入的通道并電連接有參考基準源，致使模擬量采集系統工作于單端工作模式或者差分工作模式，當在單端工作模式時，所述第一開關矩陣和第二開關矩陣互斥；當在工作于差分工作模式時，第一開關矩陣和第二開關矩陣的切換邏輯相同；

第二開關矩陣，用于選擇信號輸入的通道并電連接有參考基準源，致使模擬量采集系統工作于單端工作模式或者差分工作模式；

所述第一增益配置網絡向所述第一儀表運放信號輸入，通過參數配置實現放大倍數的預設配置；

所述第一儀表運放的正端與所述第一開關矩陣的輸出端連接，負端與所述第二開關矩陣輸出端連接，用以所述第一開關矩陣和第二開關矩陣差分電壓的放大，輸出端依次連接所述第一四選一開關、電壓跟隨單元、相位補償單元和A/D轉換單元；

所述第一四選一開關和第二四選一開關，通過選擇不同的輸入端能夠診斷故障電路；

所述第二儀表運放的正端與所述第二開關矩陣的輸出端連接，負端與所述第一開關矩陣的輸出端連接，用以第二開關矩陣和第一開關矩陣差分電壓的放大，輸出端依次連接第二四選一開關、第二電壓跟隨單元、第二相位補償單元、第二A/D轉換單元；

通過所述第一A/D轉換單元和第二A/D轉換單元的實時比較，檢測模擬量系統是否故障，保證輸入電壓的可靠性和精度；