張宇坤 寧慧君 閆穩(wěn) 中國航空工業(yè)集團公司西安航空計算技術(shù)研究所

1 引言

飛機在整個生命周期中，可能由于電器故障、戰(zhàn)斗受損等各種原因?qū)е禄鹁?，若不能及時檢測、告警，機組人員可能無法及時采取應(yīng)對措施，這種情況下可能直接危及飛機和機上人員生命安全，因此火警分系統(tǒng)已成為了現(xiàn)代機載飛機的重要系統(tǒng)，火警檢測的可靠性也尤顯得為重要。

2 方案設(shè)計

機載火警傳感器主要有兩類：熱敏電阻式火警傳感器和氣動式火警傳感器。熱敏電阻式火警傳感器是熱敏電阻隨溫度變化的原理，但易受環(huán)境電磁場影響；氣動式火警傳感器使用氣體受熱膨脹的原理工作，抗干擾能力好且成本較低。兩者輸出信號均為電阻，特定范圍的阻值表征一種火警狀態(tài)，一般有短路（傳感器故障）、火警、正常（無火警）和斷路（傳感器故障）共4 個狀態(tài)[2]。因此，分別基于離散狀態(tài)量和模擬量量采集，可以實現(xiàn)火警傳感器的非相似余度采集。采集接口方案如圖1 所示，接口提供激勵源給傳感器，回采傳感器電壓，一階跟隨后分別進模擬量和離散量采集電路調(diào)理，同時設(shè)計有BIT 電路對火警告警電路進行測試。

圖1 火警傳感器采集接口方案框圖

激勵源可使用穩(wěn)壓源或電流源，其中電流源抗干擾能力較強，因此推薦使用電流源實現(xiàn)，同時激勵源的幅值選擇要在傳感器的正常工作范圍內(nèi)，否則可能會出現(xiàn)故障乃至虛警。一階跟隨可提高信號驅(qū)動能力，為信號后續(xù)調(diào)理做好準(zhǔn)備。

模擬量采集分為調(diào)理濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路：調(diào)理濾波電路將信號放大至接近AD 轉(zhuǎn)換器量程，并使用二階有源濾波進行信號處理；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路精度視系統(tǒng)需求或綜合產(chǎn)品其他模擬量精度需求統(tǒng)籌考慮設(shè)計。

離散量采集電路為多個并列的遲滯比較電路，遲滯比較門限為各火警狀態(tài)電阻對應(yīng)的電壓值?；鹁瘋鞲衅麟妷盒盘柾竭M行多比較器比較，比較后的結(jié)果經(jīng)電平轉(zhuǎn)換由FPGA 與預(yù)先設(shè)定的火警狀態(tài)真值表進行比對，如果采集狀態(tài)不滿足真值表任一狀態(tài)，則上報火警離散量采集故障。在工程實踐中，部分火警傳感器電阻區(qū)間較近，對應(yīng)的離散量電路遲滯比較點電壓差值較小，可將信號適當(dāng)放大后再進行比較處理。

BIT電路是為了滿足電路測試性要求，在傳感器和接口正常狀態(tài)下，BIT 電路開關(guān)閉合后，將接口固定電阻Rt 與傳感器自身電阻并聯(lián)，從而達到對火警采集電路測試的目的。但離散量采集電路比較器個數(shù)是依據(jù)火警狀態(tài)（一般有短路、火警、正常和斷路）數(shù)量而定，為提高測試率所需要的BIT 開關(guān)資源消耗較大，且不滿足測試電路基本可靠性應(yīng)為采集電路基本可靠性1/10 的要求，因此也可選擇僅對最關(guān)心的火警狀態(tài)進行測試。同時從廣義測試性看來，接口本身的兩種非相似余度采集電路也可理解為互為測試電路，當(dāng)兩者測試結(jié)果不一致時，上報火警狀態(tài)信息做無效處理。

飛機開車后進行地面檢查，此時火警采集產(chǎn)品上電初始化，依據(jù)采集信息判定火警狀態(tài)是否為正常，如正常則進行BIT 測試，讀取BIT 結(jié)果并上傳，如火警狀態(tài)為非正常（短路、火警和斷路），則執(zhí)行飛機故障處理程序。

3 結(jié)束語

本文提出的非相似余度火警傳感器采集接口設(shè)計避免了相似故障模式，提高了火警任務(wù)可靠性，經(jīng)工程實踐，證明該設(shè)計穩(wěn)定可靠，具有很強的工程使用性。本設(shè)計的數(shù)據(jù)有效性策略僅供參考，特定系統(tǒng)另需權(quán)衡考慮。