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航空测控技术的未来发展的预测
发布时间:2009-1-7    来自:测控在线www.mct.com.cn
        航空试验测试技术是航空科研的重要基础之一,是航空产品研发生产与使用保障的重要手段,它贯穿于航空产品全寿命期。近20年来,随着电子技术、计算机技术等的迅猛发展,航空测试技术也得到了很大的发展。航空测试技术和测试设备已基本走过数字化、总线化、自动化、动态化、通用化、标准化、综合化等的发展阶段;当然这些“化”仍有大量工作要做,其水平也需要不断提升。但其设计理念和技术方法已被广泛认同,成为测控技术的重要基础。
比如总线化已普遍应用,现在与飞机航电系统的统一互联网络同步,测试系统也将通过网络联成一个整体;甚至现代测试系统还可用因特网或其它广域专网相连接,通过网络可将从空中到地面、从前方到后方、从使用现场到研制生产基地等连接成一个大系统;这些发展与进步将构成测试设备总线化之后的不同发展形态和阶段。
再比如,近年来出现的合成仪器(synthetic instrument)为进一步提升综合化程度提供了资源;所谓合成仪器是由一系列基本硬件和软件模块组合在一起,模拟传统电子仪器的功能,其灵活性好,硬件可以共享,通过更新软件可重新配置功能,使普通硬件实现多种测量功能。
在继续推进上述多“化”的同时,还有一些发展动向值得我们特别关注,其中有些可能对测控技术的未来发展产生重要影响。
第一,虚拟测试与无线数据传输的应用。
现代测试系统中往往包含多种测量仪器,如函数发生器、数字电压表、示波器、频谱分析仪等等,这些仪器已不是过去那种单台、独立的形式,而是做成插板形式,一起插入机箱中的总线背板上,形成一种综合的仪器。这些插板仪器已无传统前面板上的开关、按钮等人工操作器件,而是通过软件在计算机上构成虚拟仪器面板,在硬件支持下完成仪器的功能。这种具有虚拟面板、由计算机控制的仪器就是所谓的“虚拟仪器”。虚拟仪器在现代测试系统中已得到广泛应用。进而出现了虚拟测试技术,用虚拟电路、虚拟被测对象代替真实的被测电路、被测对象,在产品还没有生产出来之前就可对其分析、研究,以提高它的设计质量和性能。
无线数据传输在航空测试技术中的应用也越来越广泛,不但是在远距离数据传输中得到应用,在近距离的数据传输中也有特殊用途,如直升机旋翼上的应变测量、发动机涡轮叶片上的温度、应力测量等,这些被测信号无法用导线将它们引出来,只能用无线信号传输。在飞机外场测试中,也可不用硬件接口,而通过无线的方法将被测信号直接传输给检测设备。
第二,智能测试及与可测试性设计的融合。
现代测试系统不但在系统中采用了计算机,而且在系统组成中还嵌入了大量处理器与计算机,如在传感器中嵌入计算机,可对测量到的信号进行A/D转换、修正、补偿等处理,将处理后的数字式数据直接送入系统的计算机中。也可在被测产品中嵌入测试用计算机,以进行所谓“机内测试”,或称“内置测试”,即BIT(Built-in Test)。现代飞机大量采用机载BIT技术,利用这种技术在飞机飞行过程中就可发现、隔离和定位故障。BIT技术现正进一步向智能BIT或PHM(Prognostics and Health Management预测与健康状态管理)发展,它不但有故障诊断功能,而且还利用了人工智能(神经网络、模糊推理等)技术,具有故障预测、预报功能。利用BIT、PHM技术,可将故障定位到现场可更换单元(LRU)、现场可更换模块(LRM),结合边界扫描技术(BCT)还可将故障定位到集成电路芯片。
机内测试系统的性能与飞机上各种系统的测试性设计密切关联。测试性设计是设计部门的工作,但测试性设计的评估、测试性设计的实现却需要航空测试技术的强力支撑。如何采用并行工程的原则,与被侧控产品设计同步,进行PHM的框架设计与细节设计,成为多专业融合的新兴技术分支。
第三,并行测试与测试/控制/管理一体化。
并行测试技术是近年来发展的新技术,它是相对过去的串行测试(一个通道接一个通道的测试)而言的。并行测试是多通道进行同时测量的一种技术,合成仪器为并行测试提供了手段。并行测试不但提高了测试效率,而且提高了测试的实时性、同步性和数据在时间上的可对比性。
现代测试系统已将测试、控制、管理融为一体。计算机通过测试系统发出开关、频率、脉冲以及经D/A(数字模拟转换器)转换后的模拟信号控制被控对象。控制对象可以是被测对象本身,也可以是与被测对象相连的辅助、模拟等设备。测试系统还可把获取的测试数据以适当的输出格式(如各种报表)和传输方式(如有线或无线)提供给管理部门,以便于他们的决策和指挥。
第四,测试软件技术的地位将越来越重要。
测试软件技术在测试技术中的地位越来越重要。测试软件技术包括测试策略、方法、算法和仿真建模;多传感器数据融合、数据挖掘、数字滤波、数据压缩与解压、数据分析与处理;操作系统、数据库、语言、测试执行程序、测试向量生成、测试性评估、故障诊断与预测等等。今后,在构建测试系统的工作量和费用中,软件比硬件占有更大比重。测试软件技术正处于迅速发展的阶段。
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