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行業(yè):
航空/航天

產(chǎn)品:
LabVIEW,

挑戰:
在飛行中測量固定翼飛機推進(jìn)裝置的壓力。

解決方案:
       利用嵌入式張力測量裝置、GPIB接口的自定義調理與數字化電路、以及LabVIEW控制的PCMCIA-GPIB板卡，構建一個(gè)基于PC的系統。

      ?？怂?a href="http://m.gzxkzy.com/sort/Soft/" target="_blank">軟件有限公司與傳感器開(kāi)發(fā)有限公司，共同開(kāi)發(fā)了一項在飛行中測量飛機推進(jìn)裝置所承受壓力的應用。傳感器開(kāi)發(fā)有限公司開(kāi)發(fā)了定制的數據采集硬件 ——該硬件測量螺旋推進(jìn)裝置所承受的壓力，并通過(guò)GPIB 將數據回傳至便攜式電腦。然后，?？怂管浖邢薰纠肔abVIEW進(jìn)行了軟件開(kāi)發(fā)——該軟件對硬件進(jìn)行配置，利用一個(gè)PCMCIA-GPIB 板卡讀入和解碼GPIB 采樣點(diǎn)，并使用后續處理，以ASCII 或DaDisp 兼容的格式導出數據。

硬件設計

        由于該項測試的特殊性，傳感器開(kāi)發(fā)有限公司從對來(lái)自推進(jìn)裝置上所附著(zhù)的32 個(gè)張力測量裝置的數據進(jìn)行量化處理的螺旋電路裝配開(kāi)始，設計并構建了自定義的信號調理和數據采集硬件。由于螺旋系統以“管線(xiàn)”的方式傳輸通過(guò)飛機引擎內部 的現有除冰滑環(huán)，因此不存在遙感勘測的需求。所以，在許多不同類(lèi)型的飛機上快速安裝該系統將非常方便。來(lái)自螺旋電路的數據通過(guò)滑環(huán)傳遞至固定電路，該固定 電路將這些數據轉換為GPIB 格式并將其傳送至便攜式電腦。該便攜式電腦運行LabVIEW，并采用PCMCIA-GPIB 板卡讀入數據流。為使數據傳輸盡可能有效，LabVIEW 程序直接接收來(lái)自14- 位模數轉換器的二進(jìn)制數值，并在其后將數據轉換為工程單位。

       由于這是飛行中測試，因此該團隊需要在測試設計中牢記導航安全。我們提供了一個(gè)附著(zhù)于飛行操縱桿的簡(jiǎn)單的遙控吊件，使得導航員可以對測試序列進(jìn)行控 制。通過(guò)該遙控吊件，導航員可以通過(guò)視線(xiàn)外的便攜式電腦顯示器安全地啟動(dòng)和停止測試。該吊件還帶有一系列LED以便為導航員指示測試狀態(tài)以及錯誤狀態(tài)。該 遙控吊件與一個(gè)DAQ 板卡-DIO24 板卡相接口。

軟件設計挑戰

      在進(jìn)行軟件設計時(shí)，?？怂管浖久媾R的最大挑戰便是GPIB 總線(xiàn)的吞吐速率?？偟膩?lái)看，共有41 條通道，每通道的數據采樣率為6000 S/s。我們還在每次數據掃描之間使用了一個(gè)2- 字節的間隔符。每個(gè)采樣點(diǎn)包含2 字節的數據，這就意味著(zhù)我們需要以504kB/s 的速率通過(guò)GPIB 線(xiàn)路讀入數據。硬件使用32 KB 輸出緩存，這需要軟件以高于20Hz 的速率讀取硬件。我們發(fā)現，將數據以數據流的方式直接導入便攜式電腦的硬盤(pán)，會(huì )導致兩個(gè)問(wèn)題：
● 程序運行過(guò)慢
● 輸出緩存溢出，并伴有數據丟失

       對于第一個(gè)問(wèn)題，我們利用了便攜式電腦上的192 MB RAM ——將所有數據存儲在RAM 中直至測試完成，然后將其寫(xiě)入硬盤(pán)。但是，在內存中移動(dòng)（伴有字符串連接和數組創(chuàng )建等操作）超過(guò)30 MB 的數據（來(lái)自一個(gè)60 秒長(cháng)的測試）會(huì )嚴重降低程序的運行速度。為了杜絕這一問(wèn)題，我們采用了隊列，這是LabVIEW 的一個(gè)新特性，您可以利用它在RAM 中存儲大量的數據，而不必使用占用大量存儲空間的數組或字符串操作。

       為解決第二個(gè)問(wèn)題，我們利用LabVIEW的另一個(gè)特性——多線(xiàn)程。通過(guò)在其自身線(xiàn)程上運行GPIB 硬件調用，我們實(shí)現了獲取高速所有數據而不造成硬件緩存的溢出。數據文件管理是我們面臨的另一個(gè)挑戰。將原始數據字節轉換為ASCII 或DaDisp 格式，要求我們將文件分解為若干個(gè)小段。將整個(gè)30 MB 文件讀入存儲器并進(jìn)行轉換，需要奔騰II 266 MHz PC 運行約五分鐘。然而，將該文件分解成若干個(gè)小段，其轉化時(shí)間可以減少至20 秒左右。

結果

系統測試非常成功。LabVIEW 的特性對于該項應用提供了極大的幫助。利用多線(xiàn)程和隊列，我們快速并有效地從GPIB 硬件讀入數據。利用NI PC 板卡，我們在一臺安放于導航員座位后面的便攜式電腦上實(shí)現該應用。PCMCIA-GPIB 與DAQ板卡-DIO24 板卡完美協(xié)同工作。