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【摘要】本文通过分析系统的测量系统和软件设计。论述了磁致伸缩技术的引入，可以提高飞机油箱油位的测量精度，对于准确估计飞机续航时间，保障飞行安全具有一定的实际意义。
【关键词】数字式飞机；燃耗油量；系统化
【中图分类号】U268.6
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158（2012）10-0105-01
1 飞机燃耗油量测量系统的组成
飞机燃耗油量测量系统主要包括核心控制电路，脉冲计数电路，脉冲发射电路，回波接收电路，温度测量电路，数据显示电路，串口电路。
核心控制电路作用主要是：送出磁致伸缩液位传感器所需的发射脉冲，接收磁致伸缩换能器送来的返回脉冲；脉冲发射时控制计数器开始计数，返回脉冲到来时，控制计数器停止计数，根据扭转波的传输速度，计算得出扭转波传播的距离值；控制温度测量电路进行温度测量，根据所测温度值对液位测量结果进行修正；将最后计算结果送入显示电路进行显示，并通过串口与上位机进行通讯。控制电路采用ATMEL公司的8位微处理器AT89C51。
脉冲计数电路磁致伸缩传感器是通过测量脉冲发射和回波接收之间的时间间隔T来确定液面的位置，扭转波在波导丝中的的传播速度v恒定，由L=VT可知，液位测量的高精度主要取决于对时间量的精确计量。为此，数字接口应是最佳选择。选用高时钟频率得到时间计量的高分辨力，从而实现液位测量的高精度。本设计采用由高频晶振与计数器构成的时间量检测电路。
脉冲发射电路由于单片机产生的TTL电平脉冲无法提供足够大的电流，而驱动磁致伸缩波导丝产生较强的垂直于轴向的环向磁场，来使磁致伸缩波导丝产生足够大的扭转变形，因此必须通过脉冲放大电路进行放大，得到足够强度的电流脉冲。
回波接收电路作用是将磁致伸缩液位传感器的磁致伸缩换能器感应线圈上所产生的感应电动势脉冲信号进行放大和整形，输出TTL电平脉冲信号，以提供给单片机，作为计数器停止计数的信号。
温度补偿磁致伸缩液位传感器采用浮子作为液位感应的元件，因此当燃油密度变化时，将给测量准确度带来影响。本设计将温度传感器置于燃油中，对燃油的温度进行实时采集，将所得电压模拟量通过A／D转换器件转换为数字信号，送入单片机进行处理，对测量结果进行修正，确保测量结果的准确性。
显示电路磁致伸缩液位传感器的测量结果，经单片机处理后，由显示电路进行显示。显示电路由LED显示器及其驱动电路组成。
串行通讯进行串行通讯时要满足一定的条件，比如电脑的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路。在本设计中，采用了专用芯片MAX232进行转换，使用RS232插座（DB9）
2 飞机燃耗油量系统的功能
磁致伸缩波导丝产生较强的垂直于轴向的环向磁场，使磁致伸缩波导丝产生足够大的扭转变形，通过测量脉冲发射和回波接收之间的时间间隔T来确定液面的位置。经过温度传感器对燃油温度进行实时采集，将所得的模拟电压量装换为数字信号，送入单片机处理，修正测量结果，最终将测得的液位通过显示器显示，同时可以将测量信号经过串口通讯送入主机系统，从而进行实时监控，更方便，准确的进行燃耗油量系统的控制，实现了测量控制的智能化与数字化。
3 软件分析设计
软件部分主要是单片机的硬件语言设计。常用的单片机编程语言有汇编语言、C语言。汇编语言开发的程序可以做到执行效率最高，但其开发周期长，劳动效率比较低，而且可移植性和可读性差，不仅如此，开发汇编语言程序还对开发人员有较高的专业要求，培训编程人员需要较长的时间；相比，C语言提高了程序的可读性，程序的开发和调试时间大大缩短，可实现模块化编程技术，从而可将已编制好的程序加入到新程序中，C语言可移槽性好且非常普及，C编译器几乎适用于所有的目标系统，已完成的软件项目可以容易地转换到其它的处理器或环境。
本系统的软件由主程序及各个功能子程序组成。
主程序完成系统的初始化，按顺序调用各个功能子程序。调用温度子程序进行温度采集和转换，以及温度值的处理和存储；调用计数器子程序，对计数器的计数值进行计算，得出液位值；对得出的液位值进行温度补偿得出测量值，由显示电路进行显示。
由于燃油温度变化导致燃油的密度变化，会对测量结果造成误差，所以需要测量燃油的温度进行修正。在单片机的控制下，开始温度转换，将温度传感器AD590测得的温度值模拟量转换为8位数字量，传送给单片机存储，循环测量10组数据，取测量的平均值作为燃油的温度值。
在单片机控制下，发射电路发射电流脉冲，计数器开始计数；脉冲发射后，进行等待。回波脉冲返回时，使计数器停止计数，将计数值传给单片机处理，循环测量10次，取平均值作为计数值。
计数器子程序如图所示。
参考文献
[1]刘涛，裘祖荣.磁致伸缩飞机油位传感器的电路设计[J].传感器技术，2006，（29）：173-174
[2]杜如彬，柯象恒，液位检测技术，北京：原子能出版社，1987
[3]任波，陈祥光等，磁致伸缩液位传感器机理研究，传感器技术，2003
[4]任开春，涂亚庆，磁致伸缩液位仪介质密度变化对测量精度的影响，仪表技术与传感器，2002（1）：16-18
【关键词】数字式飞机；燃耗油量；系统化
【中图分类号】U268.6
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158（2012）10-0105-01
1 飞机燃耗油量测量系统的组成
飞机燃耗油量测量系统主要包括核心控制电路，脉冲计数电路，脉冲发射电路，回波接收电路，温度测量电路，数据显示电路，串口电路。
核心控制电路作用主要是：送出磁致伸缩液位传感器所需的发射脉冲，接收磁致伸缩换能器送来的返回脉冲；脉冲发射时控制计数器开始计数，返回脉冲到来时，控制计数器停止计数，根据扭转波的传输速度，计算得出扭转波传播的距离值；控制温度测量电路进行温度测量，根据所测温度值对液位测量结果进行修正；将最后计算结果送入显示电路进行显示，并通过串口与上位机进行通讯。控制电路采用ATMEL公司的8位微处理器AT89C51。
脉冲计数电路磁致伸缩传感器是通过测量脉冲发射和回波接收之间的时间间隔T来确定液面的位置，扭转波在波导丝中的的传播速度v恒定，由L=VT可知，液位测量的高精度主要取决于对时间量的精确计量。为此，数字接口应是最佳选择。选用高时钟频率得到时间计量的高分辨力，从而实现液位测量的高精度。本设计采用由高频晶振与计数器构成的时间量检测电路。
脉冲发射电路由于单片机产生的TTL电平脉冲无法提供足够大的电流，而驱动磁致伸缩波导丝产生较强的垂直于轴向的环向磁场，来使磁致伸缩波导丝产生足够大的扭转变形，因此必须通过脉冲放大电路进行放大，得到足够强度的电流脉冲。
回波接收电路作用是将磁致伸缩液位传感器的磁致伸缩换能器感应线圈上所产生的感应电动势脉冲信号进行放大和整形，输出TTL电平脉冲信号，以提供给单片机，作为计数器停止计数的信号。
温度补偿磁致伸缩液位传感器采用浮子作为液位感应的元件，因此当燃油密度变化时，将给测量准确度带来影响。本设计将温度传感器置于燃油中，对燃油的温度进行实时采集，将所得电压模拟量通过A／D转换器件转换为数字信号，送入单片机进行处理，对测量结果进行修正，确保测量结果的准确性。
显示电路磁致伸缩液位传感器的测量结果，经单片机处理后，由显示电路进行显示。显示电路由LED显示器及其驱动电路组成。
串行通讯进行串行通讯时要满足一定的条件，比如电脑的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路。在本设计中，采用了专用芯片MAX232进行转换，使用RS232插座（DB9）
2 飞机燃耗油量系统的功能
磁致伸缩波导丝产生较强的垂直于轴向的环向磁场，使磁致伸缩波导丝产生足够大的扭转变形，通过测量脉冲发射和回波接收之间的时间间隔T来确定液面的位置。经过温度传感器对燃油温度进行实时采集，将所得的模拟电压量装换为数字信号，送入单片机处理，修正测量结果，最终将测得的液位通过显示器显示，同时可以将测量信号经过串口通讯送入主机系统，从而进行实时监控，更方便，准确的进行燃耗油量系统的控制，实现了测量控制的智能化与数字化。
3 软件分析设计
软件部分主要是单片机的硬件语言设计。常用的单片机编程语言有汇编语言、C语言。汇编语言开发的程序可以做到执行效率最高，但其开发周期长，劳动效率比较低，而且可移植性和可读性差，不仅如此，开发汇编语言程序还对开发人员有较高的专业要求，培训编程人员需要较长的时间；相比，C语言提高了程序的可读性，程序的开发和调试时间大大缩短，可实现模块化编程技术，从而可将已编制好的程序加入到新程序中，C语言可移槽性好且非常普及，C编译器几乎适用于所有的目标系统，已完成的软件项目可以容易地转换到其它的处理器或环境。
本系统的软件由主程序及各个功能子程序组成。
主程序完成系统的初始化，按顺序调用各个功能子程序。调用温度子程序进行温度采集和转换，以及温度值的处理和存储；调用计数器子程序，对计数器的计数值进行计算，得出液位值；对得出的液位值进行温度补偿得出测量值，由显示电路进行显示。
由于燃油温度变化导致燃油的密度变化，会对测量结果造成误差，所以需要测量燃油的温度进行修正。在单片机的控制下，开始温度转换，将温度传感器AD590测得的温度值模拟量转换为8位数字量，传送给单片机存储，循环测量10组数据，取测量的平均值作为燃油的温度值。
在单片机控制下，发射电路发射电流脉冲，计数器开始计数；脉冲发射后，进行等待。回波脉冲返回时，使计数器停止计数，将计数值传给单片机处理，循环测量10次，取平均值作为计数值。
计数器子程序如图所示。
参考文献
[1]刘涛，裘祖荣.磁致伸缩飞机油位传感器的电路设计[J].传感器技术，2006，（29）：173-174
[2]杜如彬，柯象恒，液位检测技术，北京：原子能出版社，1987
[3]任波，陈祥光等，磁致伸缩液位传感器机理研究，传感器技术，2003
[4]任开春，涂亚庆，磁致伸缩液位仪介质密度变化对测量精度的影响，仪表技术与传感器，2002（1）：16-18