一种机载柔性无线传感采集设备的制作方法

本公开涉及民机试飞测试，尤其涉及一种机载柔性无线传感采集设备。

背景技术：

1、从大型民用飞机飞行试验的经验来看，往往存在一些特殊测试需求，具备测试点分布广、测试点位多、测试点位特殊的特点，要求对飞机外表面的参数进行测量，如机翼温度/振动/气动压力测量，飞机垂尾振动/应变测量等。

2、目前现有的用于传感测量的机载网络采集系统都是通过在飞机上待测点位加装传感器采集信号，在客舱内安装采集设备用于采集传感器信号，且设备之间通过以太网网线实现数据传输，交换机作为网络节点用于系统扩展。传统的传感测量设备由于重量、体积都比较大，安装在飞机外表面会影响飞机的气动外形，难以进行有效的共形集成，从而导致传统传感系统无法对机体外表面的特征信号进行测量。且现有的基于有线以太网的机载数据采集系统，会存在传感测量设备安装复杂、测试线缆多、线缆敷设与穿舱工作量大、相关改装工作周期长、系统扩展规模有限等问题。

技术实现思路

1、本公开实施例的目的在于提供一种机载柔性无线传感采集设备，用以解决现有技术中传感测量设备会影响飞机气动外形、难以形成有效的共型集成导致无法对机体外表面的特征信号进行测量的问题，同时现有基于有线网的采集系统存在测试线缆多、改装工期长扩展规模有限的问题。

2、本公开的实施例采用如下技术方案：一种机载柔性无线传感采集设备，至少包括：柔性电路板以及设置在所述柔性电路板一侧表面的超薄化器件；其中，所述超薄化器件至少包括：光伏薄膜电池、多路供电单元、三轴加速度计、温度传感器、压力传感器、应变传感器、模数转换器、微处理器和天线单元。

3、在一些实施例中，在所述天线单元的每个信号输入端前级和所述模数转换器的每个信号输入端前级分别连接滤波电路。

4、在一些实施例中，所述柔性电路板至少包括依次设置的信号层电路板、第一绝缘层、电源层电路板、第二绝缘层、地层电路板、第三绝缘层以及底层电路板；其中，所述超薄化器件设置于所述信号层电路板远离所述第一绝缘层的一侧表面，各器件之间通过所述信号层电路板上设置的信号线进行通信，所述超薄化器件的供电引脚通过贯穿所述第一绝缘层的第一通孔与所述电源层电路板连接，所述超薄化器件的接地引脚通过同时贯穿所述第一绝缘层、所述电源层电路板以及所述第二绝缘层的第二通孔与所述地层电路板连接。

5、在一些实施例中，所述电源层电路板上至少包括多个具有不同额定供电电压的供电区域，每个所述供电区域之间不重合，在所述供电区域靠近所述第一绝缘层一侧的表面通过铜箔作为所述供电区域的电源面，以使需求相同额定供电电压的多个器件的供电引脚均连接至所述额定供电电压对应的所述电源面。

6、在一些实施例中，所述多路供电单元通过不同供电引脚分别向不同的供电区域供电，在每个所述供电区域与所述光伏薄膜电池之间的电源接口处均设置有解耦电容组；其中，所述解耦电容组至少包括并联设置的多个电容，多个所述电容之间具有不同的量级与电容值。

7、在一些实施例中，所述地层电路板至少包括模拟地区域和数字地区域，所述模拟地区域和所述数字地区域之间不重合。

8、在一些实施例中，所述模拟地区域和所述数字地区域之间通过零欧姆电阻或磁珠实现单点接地。

9、在一些实施例中，所述天线单元至少包括：柔性天线、天线切换电路、板载天线；其中，所述微处理器分别检测所述柔性天线的回波信号强度和所述板载天线的回波信号强度，并根据检测结果，向所述天线切换电路发送切换指令，以使所述天线切换电路将回波信号强度更高的天线接入所述微处理器。

10、在一些实施例中，所述模数转换器具体用于：将所述温度传感器所采集的温度模拟信号转化为温度数字信号，将所述压力传感器所采集的压力模拟信号转化为压力数字信号，将所述应变传感器所采集的应变模拟信号转化为应变数字信号；所述微处理器具体用于：按照预设采样频率间隔获取所述模数转换器和/或所述三轴加速度计输出的数字信号，将所述数字信号输入至循环队列，并根据不同的数据类型按照预设协议分别进行打包缓存和无线传输。

11、在一些实施例中，按照预设协议打包形成的数据包的数据格式至少包括：包头、包长度、设备序列号、包序列号、数据类型、数据包类型、数据长度、数据、校验值，其中，所述数据包类型至少包括控制指令、时间信息、数据信息、标定系数。

12、本公开实施例的有益效果在于：通过在柔性电路板上集成超薄化器件，具备传感、采集、无线信号收发功能于一体，可以在不影响飞机气动外形的前提下，实现飞机信号的原位测量，并通过天线单元实现无线传输至上位机，在应用中具有近原位、可共形、不干扰装备运行、多点多源信息获取的优势，并有效减少了在结构表面布置冗余线缆，改装工作量大的问题。

技术特征：

1.一种机载柔性无线传感采集设备，其特征在于，至少包括：

2.根据权利要求1所述的无线传感采集设备，其特征在于，在所述天线单元的每个信号输入端前级和所述模数转换器的每个信号输入端前级分别连接滤波电路。

3.根据权利要求1所述的无线传感采集设备，其特征在于，所述柔性电路板至少包括依次设置的信号层电路板、第一绝缘层、电源层电路板、第二绝缘层、地层电路板、第三绝缘层以及底层电路板；其中，

4.根据权利要求3所述的无线传感采集设备，其特征在于，所述电源层电路板上至少包括多个具有不同额定供电电压的供电区域，每个所述供电区域之间不重合，在所述供电区域靠近所述第一绝缘层一侧的表面通过铜箔作为所述供电区域的电源面，以使需求相同额定供电电压的多个器件的供电引脚均连接至所述额定供电电压对应的所述电源面。

5.根据权利要求4所述的无线传感采集设备，其特征在于，所述多路供电单元通过不同供电引脚分别向不同的供电区域供电，在每个所述供电区域与所述光伏薄膜电池之间的电源接口处均设置有解耦电容组；其中，所述解耦电容组至少包括并联设置的多个电容，多个所述电容之间具有不同的量级与电容值。

6.根据权利要求3所述的无线传感采集设备，其特征在于，所述地层电路板至少包括模拟地区域和数字地区域，所述模拟地区域和所述数字地区域之间不重合。

7.根据权利要求6所述的无线传感采集设备，其特征在于，所述模拟地区域和所述数字地区域之间通过零欧姆电阻或磁珠实现单点接地。

8.根据权利要求1所述的无线传感采集设备，其特征在于，所述天线单元至少包括：

9.根据权利要求1所述的无线传感采集设备，其特征在于，所述模数转换器具体用于：将所述温度传感器所采集的温度模拟信号转化为温度数字信号，将所述压力传感器所采集的压力模拟信号转化为压力数字信号，将所述应变传感器所采集的应变模拟信号转化为应变数字信号；

10.根据权利要求9所述的无线传感采集设备，其特征在于，按照预设协议打包形成的数据包的数据格式至少包括：

技术总结本公开提供了一种机载柔性无线传感采集设备，包括：柔性电路板以及设置在所述柔性电路板一侧表面的超薄化器件；其中，所述超薄化器件至少包括：光伏薄膜电池、多路供电单元、三轴加速度计、温度传感器、压力传感器、应变传感器、模数转换器、微处理器和天线单元。本公开通过在柔性电路板上集成超薄化器件，具备传感、采集、无线信号收发功能于一体，可以在不影响飞机气动外形的前提下，实现飞机信号的原位测量，并通过天线单元实现无线传输至上位机，在应用中具有近原位、可共形、不干扰装备运行、多点多源信息获取的优势，并有效减少了在结构表面布置冗余线缆，改装工作量大的问题。技术研发人员：李瑞杰,刘亚妍,宫一鸣,冯灿,雷爱强,宋君侠,席尚宾,赵家业受保护的技术使用者：中国商用飞机有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/5/8