面向航空自动测试设备的动态计量方法研究与应用

摘要：航空自动测试设备的动态计量方法是一个相当重要的环节，以下通过针对航空自动测试设备的动态计量方法介绍了如今计量的现状和存在的问题，动态计量方法设计的原则、以及如何进行模型建造等进行了研究和分析，并且在此基础之上提出了一种动态计量方法。

关键词：航空自动测试设备；动态计量；静态计量

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）05-0114-02

1 航空自动测试的计量现状和问题

对于航空自动测试进行计量校准是一项非常重要的技术，它的主要目的就是为了保障自动测试设备的有效性。和国外的比较成熟的校准技术以及已经颁布的先进军事计量标准相比，我国虽然目前发展速度很快，但是由于起步较晚的因素所以还有一定的差距。现有的各种计量方案当中所存在的最主要的是两个方面的不足：第一，目前的研究还比较集中在通用型的计量方法之上，对于一些专用的计量方法的研究显得比较少，而且也不够深入；第二，以静态计量方法为主，在动态计量技术之上的发展空间还比较大。

2 动态计量模型

2.1 动态计量的概述

动态计量属于一种比较特殊的测量，研究的方向主要是针对在动态测量之上的计量问题。目前国际上对于动态计量的研究虽然比较多，但并没有一个十分统一且完整的概念。对其的认识也基本存在着两个不同的观点，一种认为进行动态测量之时被测量的必须是一个不可以重复的变化量；另一种则是持一种相反的观点，认为是可以重复变化的。

2.2 动态计量的原则

如下三个原则是动态计量必须严格遵守的：首先要明确计量覆盖率的基本原则，从整体上来看，计量系统对系统中计量参数以各个指标的覆盖程度，正常情况下要求总覆盖大于95%。其次需要遵守溯源链闭环原则，闭环的溯源链是动态计量过程中计量参数的必然形成，但有些参数在计量过程中不能够直接实现溯源，其中包括调控频和复杂调制等。需要运用专门研制的参数分解器，对此类特殊参数进行处理，使无法直接实现溯源的参数通过参数分解器转化为能够正常形成闭环溯源链的参数。最后，准确度原则。在进行测试过后必须要达到相关的准确度才算是合格，通常情况被测试的设备和与其进行校准的设备，最终得到的准确度的比值不能够低于4：1。

2.3 基于全系统理论的动态计量模型

针对传统的建模方式，比如频域建模，此种建模在工作之时要求测量系统保持不变，与此同时也要保证传输关系能够被确定。结合输入系统的信号和系统的输出响应这二者之间的关系，从而构造响应的函数关系，进而完成对整个系统的传入关系的拟合工作。但这种方式有一个弊端，缺乏对时间的充分考虑。具体说来就是随着时间的推移，相应的各个部分也会随之发生一定的变化，而这种方式却缺少了对这种变性的考虑。与此同时，相对的在计算方法之上也应该有所转变，否则最终得出的结果必然存在一定的误差，无法准确的对系统的动态进行测量，对其实际变化的描述也缺乏准确性，从而降低了测量的精确度。

于以上的方式不同，建立在全系统理论之上的分析方法，这种方法专门针对传统测量方式当中存在的“黑匣子”模型而形成的，它充分弥补了传统建模存在的不足。而且因为这个精度模型是在全系统理论的动态测量的误差的基础之上进行，并且使用了传递链表示，提高了对于系统内环节的关注度，减弱了其对输出结果的影响。因此在全系统理论基础之上而形成的模型，相较于其他模型更加具有真实性以及全面性。

3 嵌入式自主计量方法

这种方式将嵌入式技术和计量原理进行了有机结合，通过对嵌入式技术的研究，从而提高在计量当中一直存在的校准问题。而且这种方式还可以根据计量目标的不同，进而依照具体的需求设计出最适合的使用了嵌入式技术的计量系统。

3.1 自主溯源链的设计

为嵌入式设计自主溯源链需要做到四个步骤：第一步，对航空的自动测试设备做一个关于计量需求的分析，并且依据分析制作计量需求表；第二步，依据制定的计量需求表，将航空自动测试设备资源的指标分析出来，为实现自主溯源提供所需要的硬件设施；第三步，对于准确度要求达到4：1的设备根据绝对法或者相对法进行设计；对于无法满足这一要求的设备，尤其是微波类的设备，可以采用3：1或者2：1要求进行；第四步，最后各个溯源链的最高级标准还能够和外部计量标准相互结合，从而构成一个更高一级的溯源链。

3.2 自主溯源链的误差评估和修正

为了尽可能的提高测量的精度，减少自主溯源链对其的影响，所以相应的应该有一个误差评估方法进行误差的评估工作。为了进行量化研究，首先应该要进行物理模型的建立，然后在此基础之上提出误差测量和评估方法。如图1所示，其中虚线的部分是误差的评估子系统，其他则是自动溯源链的测量通道。

图1 ATE自主溯源链测量通道及误差评估体系结构图

误差评估系统的工作流程是：第一，将物理信号通过实际转换特性，通过转换之后就能够得出相应的测量误差，再将获取的结果和所有影响量输入估计模块；第二，当测量的误差比预定的值更大的时候，需要激活分析决策系统模块；第三，由于误差不能够超过预定的值，所以必须在保证最低的成本方式之下进行误差的修正。可以使用计量自动化保障的方式，这种方式通过将测量通道进行分段测试方式，然后针对每个阶段进行分析和评估，最后综合得出误差结果。

4 嵌入式自主计量实验

4.1 实验目的

通过实验一方面验证和提出嵌入式自主计量方法，以及传统的单台级计量。另一方面研究系统级计量方法的优越性，包括在成本、机动性等方面。

4.2 实验条件

实验当中作为测试对象的是某个型号的航空综合自动测试设备，这个设备由五个子系统组成。实验中分别针对这五个系统进行，整个实验共计有五十九种设备需要进行计量，进行计量的参数更是超过一千五百项。实验所用的计量系统共有十九套标准计量装置，以及两套计量适配器和整套的计量软件组成。而且所使用的计量软件包含了计量客户端和服务器端。

4.3 实验结论

由于受到各种现实因素的限制，比如系统太过庞大、费用高昂等因素。所以在进行相关的实验之时，并没有进行单台计量以及系统级计量的具体验证工作。因此以下的数据对比是通过以往的经验以及理论分析得出，如表1所示。

表1 不同计量方式之下的相关设备、成本、外部溯源链示意图

从上图可知，使用嵌入式计量方法是一种进行动态计量的新思路，并且其的整个使用过程，从理论到实践的设计和运用，使用嵌入式计量方法都有着非常重要的现实意义。

5 结语

目前航空自动测试设备几乎全部采用了外部计量标准设备进行溯源，大量的外部标准设备导致计量的成本大大提高，并且效率也相对较低。针对这样的情况以上提出了基于“自主溯源”的计量方法，并且同时利用了嵌入式计量技术，这两种方式的结合不仅大大提高了计量效率，而且很大程度之上减少了计量的成本。以上通过面向航空的自动测试设备的动态计量方法的研究和应用可以看出，在动态计量之上的研究还有很大的发展空间，并且利用动态计量方法有着静态计量方法无法比拟的优势，为了扩大这个优势，还需要相关人员在此基础之上不断努力改进和完善。

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