毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）开题报告题目 基于 Labview 的飞机交流负载系统的研制专 业 名 称 自动化班 级 学 号 08082320学 生 姓 名 夏弼程指 导 教 师 王长坤填 表 日 期 2011 年 12 月 12 一、一、选题的依据及意义选题的依据及意义：（一）（一）选题的依据选题的依据在电路中，负载是指用来吸收电源供应器输出的电能量的装置，它将电源供应器输出的电能量吸收并转化为其他形式的能量储存或消耗掉。如电炉子将电能转化为热能；电灯将电能转化为光能；蓄电池将电能转化为化学能；电机将电能转化为动能。这些都是负载的真实表现形式。负载的种类繁多，但根据其在电路中表现的特性可分为阻性负载、容性负载、感性负载和混合性负载。在实验室，我们通常采用电阻、电容、电感等或它们的串并联组合，作为负载模拟真实的负载情况。进行电源设备的性能实验。电子负载是利用电子元件吸收电能并将其消耗的一 种 负 载 。 电 子 元 件 一 般 为 功 率 场 效 应 管（Power MOS）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等功率半导体器件。由于采用了功率半导体器件替代电阻等作为电能消耗的载体，使得负载的调节和控制易于实现，能达到很高的调节精度和稳定性。同时通过灵活多样的调节和控制方法，不仅可以模拟实际的负载情况，还可以模拟一些特殊的负载波形曲线，测试电源设备的动态和瞬态特性。这是电阻等负载形式所无法实现的。（二）（二） 选题的意义选题的意义进入 21 世纪，随着 National Instruments（美国国家仪器有限公司）提出“虚拟仪器”（Virtual Instrumentation）技术的不断发展，在此基础上检测技术也得到了迅猛的发展，尤其是在航空、电子等高端设备检测方面，虚拟仪器技术运用的更广泛。虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求 。交流负载是直升机必不可少的机载设备，用于机组人员之间及机组人员与机外的通话联系。它的功能是在机上高燥声环境条件下，实现各类输入输出语音信号之间的联系，具体包括：1) 把来自机上各乘员的语音信号分配、放大，送到其他乘员的耳机，即合理组织机内各乘员之间的通讯，以保证通讯畅通 。2) 把来自机上正、副驾驶员的语音信号送到电台，并发射出去 。3) 将电台接收到的来自地面或其他飞机的语音信号分配到各机组乘员，保证机组人员同外部的通讯畅通 。4) 将机上导航设备输出的音响信号分配、放大，送到机上各乘客 。作为直升机上的通信设备，机内通话器对机组人员的安全状况是至关重要的，尤其是当突发事件发生时，机组人员需要通过机内通话器，及时同外界取得联系，寻求救助，如果此时机内通话器失灵，机组人员无法同机外取得联系，后果将不堪设想。因此，必须对机内通话器进行定期检查、测试及维修，以保证其在直升机飞行过程中能可靠且稳定的工作 。二、二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）：国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）：1)国内外研究概况电子测量仪器发展至今,大体上可以分为四代:即模拟仪器、数字仪器、智能仪器和虚拟仪器。随着测试技术、自动控制技术、计算机技术和软件技术的发展，自动测试和控制、故障分析和信息处理逐渐成为人们研究的热门话题 。国际流行的ATE（Automatic Test Equipment）技术则正处在测试技术发展的巅峰，其中，虚拟仪器技术就是其中代表 。本课题是根据某飞机工业集团，为提高直升机机载设备测试系统的机动性和逐步实现仪器测试、校准自动化的需要，而提出并完成的 。目前，我国在军队机载设备的测试领域，所用的测试设备大部分还是各种通用设备的组合，如电压表、电流表、信号发生器、示波器等，测试工作还处在人工阶段。机内通话器性能测试工作也不例外，需要人工进行接线和测量。由于机载设备的阻抗不统一，测试时还需要人工进行阻抗匹配及阻抗切换。而机内通话器用户比较多，所有机载设备频信号都要与机内通话器进行交联，信号交联关系比较复杂，因此，测试工作量大，而且效率低 。对机内通话器进行校验和性能测试，需要用到电压表、电流表、信号发生器、示波器、失真度仪等多种测试设备，测试成本高。测试过程中，数据读取及记录工作均由测试人员完成，容易发生差错 。集成化是指将被测试设备的测试装置集成为一台测试仪，使用一台仪器即可完成所有测试工作，省时、省力、省人。数字化方面，小到各种数字万用表，大到数字示波器、失真度仪，正逐渐代替各种传统的模拟测量设备。虚拟化是指，通过研制或购置数据采集卡，采用软件开发工具开发配套的测试软件，利用计算机的数据处理能力及其友好的图形界面，将传统的硬件测试设备替换为柔性好、可扩展性强的“虚拟测试仪器”。因此，为机内通话器研制一套具有一定测试准确度、可靠性高、便于维护、易于操作的虚拟仪器测试系统是非常有必要的 。2)发展趋势科学技术的高度发达，对测试系统提出越来越高的要求，传统的测试系统模式已不能适应要求。为了从根本上改变传统测试系统的模式，必须从概念更新入手，建立新型的现代测试系统。以计算机为中心，采用数据采集与传感器相结合的方式构成的现代测试系统，将众多的测试仪器功能集成在计算机的一个“测试功能软件库”中，通过与专用的模块卡和接口搭配，使一台计算机实现被集成测试仪器的全部功能，使测试技术的进步发生了质的飞跃 。 随着微电子技术、计算机技术及数字信号处理（DSP）等先进技术在测试技术中的 应用，现代测试系统正向集成化、虚拟化和智能化方向快速发展 。三、三、研究内容及实验方案：研究内容及实验方案： （一）研究内容（一）研究内容为实现机内通话器的自动化测试，本系统需要研制三大功能模块：数字低频正弦波信号发生器、基于基于 USBUSB 的数字存储采集卡的数字存储采集卡的数据采集及分析模块和机内通话器负载的自动切换模块 。具体的说，主要完成的任务有：1） 研制一套数字低频信号发生器，要求具有较高的负载能力及频率精度和频率稳定性。并根据机内通话器输入通道信号技术要求，进行三种幅值变换，得到 V 级、百 mV 级和 mV 级三种正弦信号 。2） 选购数据采集卡，并制作信号调理电路板，组成一套数据采集系统。它能够对机内通话器输出信号及各主要工作参量进行合理的信号调理及采样存储，并能够将数据快速发送到 PC 机，供虚拟仪器软件分析 。3） 设计虚拟仪器应用测试软件，能够对机通各通道输出信号进行并行实时处理、动态显示分析结果，并引导工作人员快速、准确、可靠的完成整个测试工作，最后对测试结果进行报表生成及打印输出 。4） 制作机内通话器输出通道的负载自动切换模块，可通过其通信接口与 PC 机通信，根据虚拟仪器测试软件要求，自动完成负载的切换 。（二）（二）实验方案实验方案通过对机内通话器的深入分析，以及到部队、地方科研院所、生产厂家等进行调研，对传统的人工测试系统在测试准确度、系统可靠性、电磁兼容性、系统的可维护性、系统的经济性、系统今后的扩充能力和发展潜力、系统的体积与重量等各方面进行了对比，并根据经费情况和技术实现可能性等情况综合权衡，确定了系统设计方案 。其虚拟仪器软件构成如图 1 所示：响应用户输入数据记录报表处理用户交互主线程动态显示 测量结果次线程数据处理数据采集硬件交互图 1 虚拟仪器软件构成本课题以机内通话器测试方法改进工作为研究背景，将机内通话器各输出通道及主要工作参数作为检测对象，进行虚拟仪器综合测试系统的研制。具体实施的技术方案主要有下面几点：1）信号发生器模块的实现运用 FPGA 产生小信号，依次用高精度集成运算放大器、高频变压器及精密电阻分压衰减。按幅值大小，信号分为三路，通过多路转换开关接入机内通话器的相应信号输入通道。2）数据采集模块为了对信号进行快速高级频域分析及结果的实时显示，要求数据采集卡不但具有足够的采样频率及存储深度，还应具有方便、易操作等优点。经慎重选择及反复试验，采用 USB 采集存储卡，实现该模块的数据采集及存储任务。并根据机内通话器输出信号范围与采集卡量程，设计制作信号调理电路。3）失真度算法结合本测试系统特点，采用谐波分析法实时测量信号的失真度。谐波分析采用FFT 算法。数据采样为非同步采样，并用软件插值二次采样的方法实现同步采样，减小频谱泄漏引起的测量方法误差 。4）数据通信方案信号发生器模块及负载切换模块与计算机的通信速度要求不高，数据量小，通过计算机 USB 接口直接与 USB 接口实现数据通信。5）软件设计方案在 Windows XP 系统平台下，使用 LABVIEW8.6 进行虚拟仪器软件的开发。测试软件采用多线程结构，反应灵敏，实时性好 。四、目标、主要特色及工作进度四、目标、主要特色及工作进度（一）（一）目标目标运用虚拟仪器技术设计出一台机内通话器检测设备，通过系统控制设备的各项参数的检测，并且在界面上设置帮助菜单，向用户实时提供有关界面操作和设备测试的帮助信息。要求主界面美观大方、数据显示直观 。（二）主要特色（二）主要特色1）采用虚拟仪器技术该检测设备本着“软件就是仪器”的思想，设计了仪器虚拟面板，如数据显示框、旋钮、表头、开关等，虚拟面板上的所有指示量实时刷新. 通过矩阵模板进行切换，可同时实时测量直流信号、交流信号和需传感信号等，能满足各种不同型号和灵活性，将原有的各种专用测试仪器高度的断路器和接触器的测试要求。 虚拟仪器技术的采用，提高了测控系统的方便性集成，节约了装备成本和占有空间，缩短了开发周期，提高了测试仪器的自动化程度.采用图形化功能项目菜单、虚拟化的仪器控制面板、全鼠标操作，提供在线帮助功能，操作方式可选择，从而使系统简单易用. 各功能模板人机界面结构建立后，以数据库的接口形式向用户开放 。2）人性化设计为保证实验过程不受外部人员的干扰，软件设计试验人员登陆程序，非实验人员则无权限登陆程序，界面美观、清晰、大方 。3）采用目前流行的 FPGAFPGA（FieldProgrammable Gate Array） ，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点 。4）采用 USB 数据采集卡采用 USB 数据采集卡使得整个数据采集过程方便、快捷 。（三）（三） 工作进度工作进度 英文资料翻译、撰写开题报告 2012.3.32012.3.30 系统原理分析 2012.3.312012.4.6 系统总体设计 2012.4.72012.4.13 控制系统分析与设计 2012.4.142012.4.27 系统软件设计 2012.4.282012.5.11 系统调试 2012.5.122012.5.25 论文的撰写、准备毕业答辩 2012.5.262012.6.27五五、参考文献1. 杨迎春、韩燕. 系列机内通话器可靠性改进，陕西烽火通信集团有限公司，陕西 西安7210062.雷萌、阴磊. 机内通话器的历史沿革及发展趋势.航空机修-2002 年 第二期3.李洪烈、张鹏明、白春华. 机内通话器自动测试仪设计.计算机测量与控制 2006.144. 陈定荣、李洪烈、蒋高建. 机内通话器自动测试仪设计. （1.总参陆航部驻上海地区军代表室，上海 200233，2.海军航空工程学院青岛分院，青岛 266041）2005 年 6 月第 36 卷第