功能/作用介绍：
飞机的全静压系统是所有民航飞机的必备系统，全静压系统是否良好，直接影响到大气数据仪表、相关设备和系统的工作准确性与正常性，在维护过程中对飞行器全静压系统的检测和控制至关重要。
本作品所设计的全静压测试器可以用在需要进行飞机进行全静压测试的各种场合，按照测试人员的操作指令，为飞机全静压系统分别提供相应的气压源，同时附加泄露检测，压力保持和返回地面等功能。系统具备完整性和创新性，便于操作，能够实现对全静压系统的全自动测试，控制精度高，可以代替老式的手动抽打压设备以及进口的高价设备，具备完全的自主知识产权;更重要的是，由于是自主研发设备，实现了自主维护，节约了民航领域领域相关环节的成本。
目前国内常用的大气数据测试设备有两种，一种为手动设备是Drunk等公司早期产品，需要采用手柄打压的方式对系统进行增压和减压，其过程类似于向自行车轮胎打气，时间较长，精度较差;另一种为自动测试设备由美国GE公司生产，采用工业控制技术、基于现代电子和传感器技术研发，使得测试过程实现无人值守，同时实现了超高精度。对于国内教学使用而言，由于是进口设备，成本非常昂贵，而且作为测试设备每过一段时间都需要进行校验，在校验过程中，课程就无法进行，带来了很大的不便。此外，由于是进口设备，一旦设备发生损坏，在维修期间，课程也无法进行。并且维修费用也需要承担。
本作品研制的静压系统测试箱，以计算机为控制核心，通过传感器组件完成压力信号采集、转换，并根据测试需求将压力换算成高度，实现高度的检测、转换、控制与显示等功能。学生可根据此测试箱做静压气密性测试或气压高度表校验。
现行的类似配套实验设备，学生上课时需轮流使用，造成部分学生等待时间过长，因此，申请研制静压测试箱，由于成本较低，可研制多套供学生上课使用，大大提高课堂效率，同时也有进一步研究的价值，可以将系统扩展为大气数据测试箱，使学生更为全面的了解大气数据系统。
由于是自研设备，对系统的原理更为了解，因此在授课过程中也更有利于学生学习了解大气数据系统，了解大气数据对于飞机飞行的重要性，学习大气数据系统测试的相关知识，理解航空产业测控设备的高标准和必要性。
自己设计开发可以利用较少的资金开发出更多更好的功能，达到学用一致的目的;也可以吸引更多的学生参加，从而提高工程设计和动手能力。自己仿制设备造价低廉，可以多套组装，不受航材件的限制。能够提供更多的实习设备用于实习，也不会受现有飞机设备限制。
本课题采用ARM控制器为核心处理单元，软件搭载μC/OS-Ⅱ操作系统，集成度高，稳定性好;以硅压阻式气压传感器为气压的感知元件，利用高精度谐振腔传感器进行修正;选用合适的流量控制阀，实现对压力的高精度控制;利用自适应的模糊PID算法，解决微小流量气体系统的压力控制问题;为了设备研发需要，采用CAD对设备基本机械结构进行了设计，开发了基于LabView的上位机监控软件，同时为设备提供了工业级的人机交互界面。
系统最终完成的主要功能如下：
(1) 测试箱能准确地控制全压和静压的输出。
(2) 通过一个内置的增量式PID算法控制器，根据预先设定的气压高度和马赫数，自动地控制全压和静压的输出，在整个过程中，除了设定、泄压等必要的操作外，无人工的干预。
(3) 提供简洁友好的人机界面，为人工操作提供便利，显示部分可实时监视被测参数变化。此外，在PC机上能够采集数据，利用实时的数据进行设备精度和气密性检查，为设备的实验提供基础。
(4) 能根据全压和静压值，自动计算出相应的马赫数、高度、指示空速、升降速度等大气参数，在人机界面上进行显示，提供单位换算等功能。
(5) 有标准的动静压接口，提供配套连接管路，方便与实际飞机全静压系统进行连接。
系统达到的指标如下：
量程分辨率精度
1、静压输出
压力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、总压输出
压力10~2500(hPa)3.10(hPa)23.0hPa(1.0%)
教学性：
大气数据系统实习是我校航空电子系统实习中的一门课程，航空电子系统实习作为实践教学课程体系中的系统训练平台，是我校机务类电子专业本科生的一门必修实践课程。在我校制定的教学计划中，飞机电子系统实习教学大纲、飞机电子系统维修实习教学大纲，也要求学生掌握相关测试方法及技术规范。
本作品针对教学大纲的要求和航空修理过程中对飞行高度与速度的设定及测试的需要，设计飞行器的全静压测试系统。在数据采集系统研制的初期阶段，广泛地征集、听取了维修技术人员及相关领导的意见，最终对检测设备的总体目标达成了如下几点共识：
(1)测试器能有效、准确地自动控制全压和静压的输出。
(2)本着先进、可靠、软硬件合理的设计原则，将本系统设计成具有先进性、合理性、安全性、美观性和实用性相结合的全静压试验器。具有性能优良、检测稳定可靠，使用操作方便的特点。
(3)利用当前的先进电子技术和计算机技术，使全静压试验器达到，国际先进的专用飞行器大气系统测控设备。
(4)关键部件和电气元器件需要选用性能优良的器件，这样才能保证元件精度高、可靠性好、响应速度快。
科学性：
项目从技术设计层面上来论证，采用嵌入式微处理器作为控制系统的核心，能够非常灵活地完成数据处理工作。因此，该试验器的成功研制将成功完成全静压系统的仪表和设备的工作性能、状态及系统气密性的检查，具有自动化程度高、检测速度快和高精度、易操作的特点。
本项目的气压测试系统主要由四大部分组成，将这四大部分作为基本的技术路线和工作方向，如图1、2所示。
(1) 电气系统：由测量显示组件、双路气泵电机以及直流电源组成;
(2) 气源与管路系统：主要由真空泵、压力泵、固态继电器、储气装置、流量控制阀、气滤、保护装置和飞行器对接接头等组成。真空泵、压力泵均采用免维护无油泵，提高系统的可靠性和外场适用性;
(3) 传感器系统：由硅压阻式压力传感器组成。传感器直接输出数字量，经RS232 串口送计算机处理;
(4) 压力测控与显示系统：该系统主要以计算机为控制核心，包括液晶显示屏和小键盘等组件。系统全压、静压由转换开关控制分别送到全压、静压传感器。硅压阻式压力传感器直接将压力信号在内部转换成数字量，计算机通过 RS232 串口读入数据后，计算出各种大气参数。
创新性：
全静压试验器工作前，要先将飞行器上的全压和静压接头分别接至试验器上对应的管路接口。对全静压试验器进行使用时，计算机接收键盘的控制参数目标值和指令，不断采集全压和静压传感器的压力值，并进行解算，将当前大气参数值和目标值进行比较后，通过RS232 串口向气路系统发出 PWM 控制指令，使气路系统中的各个相应流量控制器中的各个部件完成相应的动作，分别使静压和全压管路气压的增加或减少。控制过程中通过一定的调节器的不断比较、计算、处理和调节，最终使控制的大气参数达到稳定的目标值。
本项目具有较好的创新性，其功能与进口的测试设备完全一致，能够满足学生的实习要求，同时由于成本低，可以实现多台设备同时投入教学，很好地解决了教学设备不足的问题。
启发性：
设备总体设计采用了总线式的设计方法，非常利于学生实习使用和进一步开发，所有的子系统都挂接在总线上，通过单一的地址与核心系统进行数据交互，只需要按照设备的总体协议，就可以在总线上挂接其他设备。
实用性
目前国内常用的大气数据测试设备有两种，一种为模拟式的手动设备，是Drunk等公司早期产品，需要采用手柄打压的方式对系统进行增压和减压，其过程类似于向自行车轮胎打气，时间较长，精度较差;另一种为自动测试设备由美国GE公司生产，采用工业控制技术、基于现代电子和传感器技术研发，对于教学使用而言，后者由于是进口设备，成本非常昂贵，而且作为测试设备每过一段时间都需要进行校验，在校验过程中，课程就无法进行，带来了很大的不便。此外，由于是进口设备，一旦设备发生损坏，在维修期间，课程也无法进行。并且维修费用也需要承担。
作品在完成后，进一步完善了相关的文件系统，包括使用说明、安全注意事项、工卡等，在设备上以屏幕提示的方式，对操作者的操作进行提示，也实现了相关文字材料的电子化，对实习非常方便。
作品名称：飞机全静压系统测试箱
完成单位：中国民航大学工程技术训练中心
