功能/作用介紹：
飛機的全靜壓系統是所有民航飛機的必備系統，全靜壓系統是否良好，直接影響到大氣數據儀表、相關設備和系統的工作準確性與正常性，在維護過程中對飛行器全靜壓系統的檢測和控制至關重要。
本作品所設計的全靜壓測試器可以用在需要進行飛機進行全靜壓測試的各種場合，按照測試人員的操作指令，為飛機全靜壓系統分別提供相應的氣壓源，同時附加泄露檢測，壓力保持和返回地面等功能。系統具備完整性和創新性，便于操作，能夠實現對全靜壓系統的全自動測試，控制精度高，可以代替老式的手動抽打壓設備以及進口的高價設備，具備完全的自主知識產權;更重要的是，由于是自主研發設備，實現了自主維護，節約了民航領域領域相關環節的成本。
目前國內常用的大氣數據測試設備有兩種，一種為手動設備是Drunk等公司早期產品，需要采用手柄打壓的方式對系統進行增壓和減壓，其過程類似于向自行車輪胎打氣，時間較長，精度較差;另一種為自動測試設備由美國GE公司生產，采用工業控制技術、基于現代電子和傳感器技術研發，使得測試過程實現無人值守，同時實現了超高精度。對于國內教學使用而言，由于是進口設備，成本非常昂貴，而且作為測試設備每過一段時間都需要進行校驗，在校驗過程中，課程就無法進行，帶來了很大的不便。此外，由于是進口設備，一旦設備發生損壞，在維修期間，課程也無法進行。并且維修費用也需要承擔。
本作品研制的靜壓系統測試箱，以計算機為控制核心，通過傳感器組件完成壓力信號采集、轉換，并根據測試需求將壓力換算成高度，實現高度的檢測、轉換、控制與顯示等功能。學生可根據此測試箱做靜壓氣密性測試或氣壓高度表校驗。
現行的類似配套實驗設備，學生上課時需輪流使用，造成部分學生等待時間過長，因此，申請研制靜壓測試箱，由于成本較低，可研制多套供學生上課使用，大大提高課堂效率，同時也有進一步研究的價值，可以將系統擴展為大氣數據測試箱，使學生更為全面的了解大氣數據系統。
由于是自研設備，對系統的原理更為了解，因此在授課過程中也更有利于學生學習了解大氣數據系統，了解大氣數據對于飛機飛行的重要性，學習大氣數據系統測試的相關知識，理解航空產業測控設備的高標準和必要性。
自己設計開發可以利用較少的資金開發出更多更好的功能，達到學用一致的目的;也可以吸引更多的學生參加，從而提高工程設計和動手能力。自己仿制設備造價低廉，可以多套組裝，不受航材件的限制。能夠提供更多的實習設備用于實習，也不會受現有飛機設備限制。
本課題采用ARM控制器為核心處理單元，軟件搭載μC/OS-Ⅱ操作系統，集成度高，穩定性好;以硅壓阻式氣壓傳感器為氣壓的感知元件，利用高精度諧振腔傳感器進行修正;選用合適的流量控制閥，實現對壓力的高精度控制;利用自適應的模糊PID算法，解決微小流量氣體系統的壓力控制問題;為了設備研發需要，采用CAD對設備基本機械結構進行了設計，開發了基于LabView的上位機監控軟件，同時為設備提供了工業級的人機交互界面。
系統最終完成的主要功能如下：
(1) 測試箱能準確地控制全壓和靜壓的輸出。
(2) 通過一個內置的增量式PID算法控制器，根據預先設定的氣壓高度和馬赫數，自動地控制全壓和靜壓的輸出，在整個過程中，除了設定、泄壓等必要的操作外，無人工的干預。
(3) 提供簡潔友好的人機界面，為人工操作提供便利，顯示部分可實時監視被測參數變化。此外，在PC機上能夠采集數據，利用實時的數據進行設備精度和氣密性檢查，為設備的實驗提供基礎。
(4) 能根據全壓和靜壓值，自動計算出相應的馬赫數、高度、指示空速、升降速度等大氣參數，在人機界面上進行顯示，提供單位換算等功能。
(5) 有標準的動靜壓接口，提供配套連接管路，方便與實際飛機全靜壓系統進行連接。
系統達到的指標如下：
量程分辨率精度
1、靜壓輸出
壓力10~1200(hPa)1.10(hPa)8.0hPa(0.8%)
高度-200~20000m1m.5m.@0m.
10m.@10000m.
20m.@13000m.
30m.@20000m.
升降速度0~120m/s1.0m/s6 m/s(5%)
2、總壓輸出
壓力10~2500(hPa)3.10(hPa)23.0hPa(1.0%)
教學性：
大氣數據系統實習是我校航空電子系統實習中的一門課程，航空電子系統實習作為實踐教學課程體系中的系統訓練平臺，是我校機務類電子專業本科生的一門必修實踐課程。在我校制定的教學計劃中，飛機電子系統實習教學大綱、飛機電子系統維修實習教學大綱，也要求學生掌握相關測試方法及技術規范。
本作品針對教學大綱的要求和航空修理過程中對飛行高度與速度的設定及測試的需要，設計飛行器的全靜壓測試系統。在數據采集系統研制的初期階段，廣泛地征集、聽取了維修技術人員及相關領導的意見，最終對檢測設備的總體目標達成了如下幾點共識：
(1)測試器能有效、準確地自動控制全壓和靜壓的輸出。
(2)本著先進、可靠、軟硬件合理的設計原則，將本系統設計成具有先進性、合理性、安全性、美觀性和實用性相結合的全靜壓試驗器。具有性能優良、檢測穩定可靠，使用操作方便的特點。
(3)利用當前的先進電子技術和計算機技術，使全靜壓試驗器達到，國際先進的專用飛行器大氣系統測控設備。
(4)關鍵部件和電氣元器件需要選用性能優良的器件，這樣才能保證元件精度高、可靠性好、響應速度快。
科學性：
項目從技術設計層面上來論證，采用嵌入式微處理器作為控制系統的核心，能夠非常靈活地完成數據處理工作。因此，該試驗器的成功研制將成功完成全靜壓系統的儀表和設備的工作性能、狀態及系統氣密性的檢查，具有自動化程度高、檢測速度快和高精度、易操作的特點。
本項目的氣壓測試系統主要由四大部分組成，將這四大部分作為基本的技術路線和工作方向，如圖1、2所示。
(1) 電氣系統：由測量顯示組件、雙路氣泵電機以及直流電源組成;
(2) 氣源與管路系統：主要由真空泵、壓力泵、固態繼電器、儲氣裝置、流量控制閥、氣濾、保護裝置和飛行器對接接頭等組成。真空泵、壓力泵均采用免維護無油泵，提高系統的可靠性和外場適用性;
(3) 傳感器系統：由硅壓阻式壓力傳感器組成。傳感器直接輸出數字量，經RS232 串口送計算機處理;
(4) 壓力測控與顯示系統：該系統主要以計算機為控制核心，包括液晶顯示屏和小鍵盤等組件。系統全壓、靜壓由轉換開關控制分別送到全壓、靜壓傳感器。硅壓阻式壓力傳感器直接將壓力信號在內部轉換成數字量，計算機通過 RS232 串口讀入數據后，計算出各種大氣參數。
創新性：
全靜壓試驗器工作前，要先將飛行器上的全壓和靜壓接頭分別接至試驗器上對應的管路接口。對全靜壓試驗器進行使用時，計算機接收鍵盤的控制參數目標值和指令，不斷采集全壓和靜壓傳感器的壓力值，并進行解算，將當前大氣參數值和目標值進行比較后，通過RS232 串口向氣路系統發出 PWM 控制指令，使氣路系統中的各個相應流量控制器中的各個部件完成相應的動作，分別使靜壓和全壓管路氣壓的增加或減少?？刂七^程中通過一定的調節器的不斷比較、計算、處理和調節，最終使控制的大氣參數達到穩定的目標值。
本項目具有較好的創新性，其功能與進口的測試設備完全一致，能夠滿足學生的實習要求，同時由于成本低，可以實現多臺設備同時投入教學，很好地解決了教學設備不足的問題。
啟發性：
設備總體設計采用了總線式的設計方法，非常利于學生實習使用和進一步開發，所有的子系統都掛接在總線上，通過單一的地址與核心系統進行數據交互，只需要按照設備的總體協議，就可以在總線上掛接其他設備。
實用性
目前國內常用的大氣數據測試設備有兩種，一種為模擬式的手動設備，是Drunk等公司早期產品，需要采用手柄打壓的方式對系統進行增壓和減壓，其過程類似于向自行車輪胎打氣，時間較長，精度較差;另一種為自動測試設備由美國GE公司生產，采用工業控制技術、基于現代電子和傳感器技術研發，對于教學使用而言，后者由于是進口設備，成本非常昂貴，而且作為測試設備每過一段時間都需要進行校驗，在校驗過程中，課程就無法進行，帶來了很大的不便。此外，由于是進口設備，一旦設備發生損壞，在維修期間，課程也無法進行。并且維修費用也需要承擔。
作品在完成后，進一步完善了相關的文件系統，包括使用說明、安全注意事項、工卡等，在設備上以屏幕提示的方式，對操作者的操作進行提示，也實現了相關文字材料的電子化，對實習非常方便。
作品名稱：飛機全靜壓系統測試箱
完成單位：中國民航大學工程技術訓練中心
