一種發(fā)動機燃油流量測量方法及其系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于航空發(fā)動機測試技術領域，具體的說是一種燃油流量測量方法及其系統(tǒng)實現(xiàn)，用于在發(fā)動機控制和發(fā)動機試車中對燃油流量的測量。
【背景技術】
[0002]在航空發(fā)動機設計中，燃油流量測量非常重要，飛機的飛行距離計算、發(fā)動機燃油控制都與之相關聯(lián)。燃油流量是發(fā)動機控制的主要控制量，是評定發(fā)動機穩(wěn)態(tài)性能的主要參數(shù)，傳統(tǒng)的燃油流量測量方法存在流量測試波動大，測量精度受電子元器件參數(shù)影響明顯等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了避免現(xiàn)有技術測量精度受電子元器件參數(shù)影響明顯、流量測試波動大和動態(tài)響應慢的問題，本發(fā)明提出一種新的燃油流量測量方法及其系統(tǒng)實現(xiàn)方案。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下:
[0005]該發(fā)動機燃油流量測量方法針對燃油流量傳感器輸出的啟動(START)信號和停止(STOP)信號分為兩路信號處理，均進行低通濾波、再經(jīng)飽和放大電路進行模擬放大，然后經(jīng)滯回比較電路輸出方波信號，并保證方波信號中的抖動和毛刺得到濾除；最后計算這兩路方波信號的時間差，該時間差即與燃油流量成正比。
[0006]其中，計算兩路方波信號的時間差采用高頻填充方法。
[0007]本發(fā)明的發(fā)動機燃油流量測量系統(tǒng)，包括針對燃油流量傳感器輸出的啟動(START)信號和停止(STOP)信號建立的兩路信號處理電路和用于計算兩路信號處理電路輸出信號時間差的可編程邏輯器件;每一路信號處理電路包括依次設置的低通濾波器、飽和放大電路以及滯回比較電路，其中滯回比較電路采用滯回電壓全為正的滯回比較器。
[0008]上述飽和放大電路的放大倍數(shù)由燃油流量傳感器測量流量范圍內(nèi)最小輸出電壓幅值決定。
[0009]上述滯回比較器的正向滯回電壓和負向滯回電壓由燃油流量傳感器輸出信號經(jīng)過飽和放大后的零點附近毛刺幅值決定。
[0010]上述可編程邏輯器件中對信號下降沿之間采用內(nèi)部時鐘進行高頻填充。
[0011]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0012]提高了燃油流量測量精度、穩(wěn)定性高、重復性和可靠性。
[0013]采用飽和放大電路進行信號放大，既不影響最終測量精度又放大了模擬信號的幅值，并消除了信號中的高頻干擾信號；
[0014]選用全正滯回比較電路，滯回電壓全為正(即正向滯回電壓和負向滯回電壓全為正)，信號中的抖動和毛刺已被濾除，如果使用常規(guī)的滯回比較器，則有可能造成信號經(jīng)過比較器沒有低電平的嚴重錯誤。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明一種航空發(fā)動機燃油流量處理方法的功能原理框圖；
[0016]圖2是低通濾波電路硬件原理圖；
[0017]圖3是飽和放大電路硬件原理圖；
[0018]其中，A-放大器
[0019]圖4是全正滯回比較電路硬件原理圖；
[0020]其中，B-比較器
[0021 ]圖5是可編程邏輯器件中計算處理原理圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明:
[0023]如圖1至圖4所示，本發(fā)明的硬件系統(tǒng)主要包括低通濾波電路、飽和放大電路和全正滯回比較電路。
[0024]低通濾波電路對輸入的電壓信號進行低通濾波，濾除信號中的高頻干擾信號，保留有用信號。
[0025]飽和放大電路對濾波后的電壓信號進行放大處理，由于流量傳感器輸出的信號幅值隨流量增大而增大，反之依然，為了保證幅值較小信號也能被放大到合適的電壓范圍，對幅值較大信號的放大產(chǎn)生了飽和。由于流量大小只與Start和Stop信號的時間間隔有關，而與幅值無關，因此產(chǎn)生飽和并不影響測量精度。
[0026]全正滯回比較電路將放大處理后的電壓信號整形成方波信號，需使用電壓比較器實現(xiàn)。但是若采用單限比較器，且輸入信號在門限值附近有微小的干擾時，則輸出電壓就會產(chǎn)生相應的抖動，此時會導致輸出信號頻率大于傳感器信號的頻率，采集誤差變大，而遲滯電壓比較器就可以克服這一缺點。本發(fā)明使用的全正滯回比較電路是滯回電路的一種，它使用滯回電壓全為正的滯回比較器(即正向滯回電壓和負向滯回電壓全為正)。
[0027]處理后的方波信號進入可編程邏輯器件，到此信號中干擾信號都被濾除，且被整形為合適范圍內(nèi)的方波信號。
[0028]如圖5所示，燃油流量處理邏輯部分將輸入的方波信號上升沿進行高頻填充計數(shù)，計算出兩個上升沿之間的時間，此時間和燃油流量成正比。
[0029]本發(fā)明的燃油流量測量過程具體如下:
[0030]步驟1:燃油流量傳感器輸出模擬量信號Start、Stop和Com信號，Com信號連接處理電路AGND，Start和Stop分別進入各自低通濾波電路(由R1和C1組成的RC低通濾波電路)后輸出Start_filter和Stop_filte信號，同時Start和Stop信號中的高頻噪音已被濾除；
[0031 ] 步驟2:分別將Start_f ilter和Stop_f ilte分別接到各自飽和放大電路，經(jīng)過放大器放大(1+R3/R2)倍后輸出 Start_Fil_Amp 和 Stop_Fil_Amp ；
[OO32]步驟3: Start_Fil_Amp和Stop_Fi l_Amp信號分別經(jīng)過各自全正滯回比較電路輸出方波信號Start_Cp 1 d和Stop_Cp 1 d，同時信號中的抖動和毛刺已被濾除，正向滯回電壓為(Vcc-0.7)/(R6//R7)*R5，其中R6//R7表示兩個電阻并聯(lián)，反向滯回電壓為(Vcc-0.7)/(R5+R6)*R5，只有當信號大于正向滯回電壓時比較器輸出高，小于反向滯回電壓時比較器輸出低；
[0033]步驟4:Start_Cpld和Stop_Cpld信號進入可編程邏輯器件，可編程邏輯器件對信號下降沿之間采用高頻填充，使用內(nèi)部時鐘進行填充，計算出兩個信號的時間差，此時間差和燃油流量成正比。
[0034]本發(fā)明已經(jīng)過各種系統(tǒng)試驗驗證和裝機驗證，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，能夠?qū)崿F(xiàn)燃油流量信號在流量范圍內(nèi)的精確處理，并且在高、低溫試驗中精度和量程都能滿足要求。
【主權項】
1.一種發(fā)動機燃油流量測量方法，其特征在于:針對燃油流量傳感器輸出的啟動(START)信號和停止(STOP)信號分為兩路信號處理，均進行低通濾波、再經(jīng)飽和放大電路進行模擬放大，然后經(jīng)滯回比較電路輸出方波信號，并保證方波信號中的抖動和毛刺得到濾除；最后計算這兩路方波信號的時間差，該時間差即與燃油流量成正比。2.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)動機燃油流量測量方法，其特征在于:計算兩路方波信號的時間差采用了高頻填充方法。3.一種發(fā)動機燃油流量測量系統(tǒng)，其特征在于:包括針對燃油流量傳感器輸出的啟動(START)信號和停止(STOP)信號建立的兩路信號處理電路和用于計算兩路信號處理電路輸出信號時間差的可編程邏輯器件;每一路信號處理電路包括依次設置的低通濾波器、飽和放大電路以及滯回比較電路，其中滯回比較電路采用滯回電壓全為正的滯回比較器。4.根據(jù)權利要求3所述的發(fā)動機燃油流量測量系統(tǒng)，其特征在于:飽和放大電路的放大倍數(shù)由燃油流量傳感器測量流量范圍內(nèi)最小輸出電壓幅值決定。5.根據(jù)權利要求3所述的發(fā)動機燃油流量測量系統(tǒng)，其特征在于:所述滯回比較器的正向滯回電壓和負向滯回電壓由燃油流量傳感器輸出信號經(jīng)過飽和放大后的零點附近毛刺幅值決定。6.根據(jù)權利要求3所述的發(fā)動機燃油流量測量系統(tǒng)，其特征在于:所述可編程邏輯器件中對信號下降沿之間采用內(nèi)部時鐘進行高頻填充。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種發(fā)動機燃油流量測量方法及其系統(tǒng)，主要解決航空發(fā)動機燃油流量信號精度、重復性和可靠性差的問題。本發(fā)明利用低通濾波器和飽和放大器對燃油流量傳感器輸出START和STOP信號進行部分飽和放大濾波，通過采用全正滯回比較器將信號轉(zhuǎn)換為方波信號，并消除傳感器中的部分干擾信號，處理后的START和STOP方波信號進入可編程邏輯器件，并計算出兩信號時間差和燃油流量。本發(fā)明具有對燃油流量測量精度高、穩(wěn)定性高、重復性好和可靠性高的優(yōu)點，可用于航空發(fā)動機燃油流量計算。
【IPC分類】G01M15/00, G01F9/00, G01M15/02
【公開號】CN105424118
【申請?zhí)枴緾N201510926202
【發(fā)明人】喻鳴, 毛寧, 趙建平, 郝建, 于正同, 楊帆
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司西安航空計算技術研究所
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月11日