发布时间 : 星期五 文章【原创】飞机燃油油量测量系统的设计毕业论文更新完毕开始阅读aff9bb710812a21614791711cc7931b765ce7bbd
第2章 方案论证
2.1 飞机燃油测量系统的基本工作原理
根据本课题的任务要求，可以初步确定其基本工作原理：设计和制作一个简易的飞机燃油测量系统，利用定时器及传感器设计一个多谐振荡器，多谐振荡器的振荡频率随电容值的改变而变化，利用单片机、LED数码管及相关元器件设计一个测量、数据处理及显示电路，使得油量变化与显示成正比，最后测出燃油的油量。
2.2 设计方案
方案1 雷达液位测量系统
飞机油箱雷达液位测量系统由一片系统型MCU芯片C8051F020完成,大量压力、温度、品质、震动、姿态信号及通过连续波雷达照射获得的代表液位信息的差频液位信号分别传送给单片机,经多路开关在其内部完成放大、A D转换、傅立叶变换等处理后,获得表征燃油质量的各项参数并发送给飞机燃油管理系统,从而实现对油箱液位情况的实时监测、调整。飞机油箱雷达液位测量系统的原理框图如图2.1所示。
图2.1 飞机油箱雷达液位测量系统的原理框图
方案2 浮筒式光纤液位测量系统
浮筒式光纤液位测量系统的实物图如图2.2所示，原理如图2.3 所示, 光源4 发
5 出的光经导光光纤5 传光后照在弹簧2 上,弹簧表面贴有线状反射面(晒纸) , 反射面形成一个个亮条纹, 通过透镜将条纹投射到光纤传像束的端面, 由传像光纤将条纹图像传到光纤另一端, 再经过透镜将条纹投射到CCD 光敏面上, 由CCD 进行数据采集, 测出条纹间距。当液位为零时, 弹簧伸长量最大, 由CCD 测出的条纹间距也最大。当液位升高时, 浮筒的一部分被液体浸没, 由于受到浮力的作用而使浮筒向上移动, 弹簧缩短, 弹簧节距变小, CCD测得的光强峰值间距随之变小, 将CCD 与计算机连接, 可直接显示出液位变化, 实现贮罐液位的在线检测。
图2.2 浮筒式光纤液位测量系统
图2.3浮筒式光纤液位测量系统原理框图
方案3 同心电容式液位测量系统
目前国内多采用同心电容式油量测量系统，通过电容值的变化感知油面的高度来测量油量。电容式液位测量，液体作为一种介质或导电体，是电容器的一个组成部分，其液面的高低，总是直接影响电容器的容量，即电容器的电容量是液位高度的单调函数。原理框图如图2.5所示，被测液面变化导致被测电容的变化，从而引起
6 振荡器频率（或周期）发生变化。由于其变化率对于单片机而言太快，因此，首先对振荡信号进行分频处理，对应于电容的振荡频率被分频，分频后的方波信号（周期为T）送进单片机中，最后进行显示。
图2.4电容式油量测量系统
图2.5 电容式液位测量系统原理框图
2.3 方案比较
数字式燃油综合管理和控制系统是当前和未来飞机控制系统的重要组成部分,燃油系统数字化是先进飞机控制技术的发展趋势。燃油测量是飞机燃油系统的主要任务之一。由于油箱内燃油温度、品质以及飞机飞行姿态的改变,总是给飞机燃油测量带来较大的误差,雷达液位测量系统具有精度高、适用性强和免维护的特点,在飞机油箱液位测量中具有很好的应用性，但其结构复杂成本较高所以很难普遍推广。
浮筒式光纤系统通过光纤及CCD 光电检测系统测出弹簧节距变化实现油量液位的测量，由于光源及测量系统都远离现场, 实现了现场无电在线检测, 从根本上解决了防爆问题。制作工艺繁琐制作费用昂贵，在飞机领域中很难广泛使用。
针对飞机油箱外形复杂的特点，本文系统地研究了运用同心电容式传感器对油
7 箱内剩余油量进行测量，电容式传感器因为结构简单、不需传动机构、动态响应好、灵敏度高、分辨力强、使用维护方便、能在恶劣的环境下工作等特点,被广泛用于各种测量场合。差动结构的电容式传感器可以大大降低其非线性,提高其灵敏度。同时,还能有效地改善由于温度等环境影响所造成的误差,加上其良好的稳定性和极好的抗过载性等特点,得到了极为广泛的应用。
小结：
根据现实飞机原理需要及其实际要求，且该电路运用的器件较现役系统有所减少，具有可行性和稳定性，而且可靠性也较高。在长时间的测量中能够表现出较稳定的效果而且精度较高，综合考虑后，设计者决定选择方案3作为本课题的最终方案。据此，课题将以方案3详细展开。
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