1.绪论
供电系统的可靠性是设备能够正常运转的保障，飞行器上数据记录设备主要是依靠配电装置中的锂离子电池进行供电，本设计中选用的XC-Q199 锂离子电池具有工作电压高，循环寿命长，自放电率低，无记忆效应，无污染等优点，并且内部自带充放电保护电路，容量为4.0Ah，能够持续输出28V 直流电压半小时以上，给数据记录器供电。并通过外围电路，输出稳定的15V 电压，给传感器组供电。配电装置内部存在继电器，可通过判断地面转电装置输出的0V 到28V 的脉冲信号来控制通断。通过闭合地面监控台的电源开关对配电装置进行充电，当地面转电装置触发配电装置供电开关后，配电装置对采编器及传感器组进行供电，反之，则断开对负载的供电。当按下“供电开关”时，转电装置内的继电器线圈产生瞬时电流，常开触点闭合，此时向配电装置输入28V 直流电，使得配电装置内继电器的常开触点吸合，常开触点与锂离子电池连接，实现持续28V 供电；当按下“断电开关”时，转电装置内另一继电器常开触点闭合，此时向配电装置输入28V 直流电，使得配电装置内继电器常闭触点断开，控制供电的继电器线圈的电流瞬时消失，常开触点也随之断开，锂离子电池不再向负载供电。另外，每个设备中的继电器都采用双备份的方式，大大提高了供电系统的可靠性。本设计采用双保险回收方式，每个存储单元对外均有两个接口，备用读数口和远程读数口，能够进行两种读数方式，即远程读数和备用读数。自检和模拟飞行试验模式下，数据回收时，可采用导线或电缆直接连接，通过上位机发送远程读数指令，经地面测试台转发给记录器，记录器执行数据回传命令，上位机接收后可直接对数据进行处理分析，远程读数方式在设备测试过程中经常使用。但在实际飞行试验模式下，飞行器起飞后，脱插自动断开，飞行器与地面设备电气连接中断，飞行器各参数存入存储单元中，但无法回传地面设备，此时也无法进行远程读数。只有等飞行试验结束后，通过备用口读数方式回收记录器提取数据，这就需要对存储单元作较好的保护措施（详解在4.6.2 节壳体防护），备用读数方式仅使用一次，采用专门的读数装置（称之为读数盒）进行读数，该装置对FLASH 的指令操作中仅设置有读操作，没有擦和写，这样确保了数据回收过程的安全性。
本文根据数据测量领域现状和发展趋势，结合相关科研项目的实践经验，根据任务要求，提出了某分离试验数据记录系统的总体设计方案和工作原理，并以采集存储单元作为核心，详细介绍了其内部的硬件设计和逻辑实现方法，并提出了一些增加设备可靠性的设计方案，最后通过测试及试验，对数据进行分析，验证了结果的正确性，具体章节安排如下：
第一章：通过调研相关资料，论述了本课题的来源及背景意义，介绍了数据记录器及测试设备在国内外的发展现状和发展趋势。第二章：根据课题的任务要求，提出了数据记录系统的总体设计方案，并对其中关键技术做出简要介绍。第三章：结合关键技术，详细论述了数据记录系统的核心——采集存储单元的内部工作原理，包括采集，存储，实时监测模块的硬件设计和逻辑实现方法及采集存储单元通讯接口及电源的设计。第四章：根据系统的工作情况提出了提高设备可靠性的设计方案，并通过所完成的试验验证了设备的可靠性。第五章：简述了调试，测试过程，并对遇到的问题提出了解决办法，最后对试验数据及结果进行了简单分析。第六章：对全文内容做出了总结，提出了展望目标。
3 数据采集存储单元设计
3.1 采集存储单元的工作原理........................................................................................14
3.2 数据采集模块设计....................................................................................................15
3.3 数据存储模块设计.................................................................................................... 22
4 数据记录设备的可靠性设计
4.1 可靠性概述................................................................................................................ 39
4.2 指令设计.................................................................................................................... 39
4.3 PCB 布局布线设计.................................................................................................... 40
4.4 关键信号的可靠性设计............................................................................................ 41
4.5 供电系统的可靠性设计............................................................................................ 42
4.6 数据回收系统的可靠性设计.................................................................................... 43
5 调试、测试与结果分析
5.1 调试、测试过程遇到的问题及解决办法................................................................. 47
5.1.1 调试及测试过程............................................................................................... 47
5.1.2 遇到的问题及解决办法................................................................................... 47
5.2 操作方式及测试结果分析........................................................................................ 48
总结
本文在介绍飞行器数据测量系统的课题背景，来源，性质及意义的基础上，通过调研，了解了数据记录设备及配套的地面测试设备的发展现状和发展趋势，并根据某航天项目提出的任务要求和技术指标，结合相关科研项目的实践经验，提出了一种应用于某尾罩分离试验的数据测量系统的总体设计方案及研制方法，并结合关键技术重点介绍了采集存储单元中各部分的设计原理及软硬件实现方法，同时，提出了可靠性设计方案，并通过试验验证了系统的可靠性，最后介绍了测试过程并列举了测试结果，证明了设计的有效性。目前已交付，成功应用于飞行试验，完成数据测量工作。对于多路模拟量的采集过程中，进一步提高A/D 的采集速度和采样精度，增加采集路数，可在同一采编器内完成对所有信号的采集。同时，进一步提高数据的存储速度和存储容量，优化对存储单元FLASH 的读写控制方式。结合该设备的设计，主要实现以下功能：
（1）并行采集96 路模拟量，4 路数字量，4 路配电参数，并实现多路数据混合发送至存储器中完成存储。
（2）采用片段帧抽样技术，实现了对模拟量数据的抽帧监测功能，并可切换存储单元，切换监测通道。
（3）采用RS-422 通讯协议，实现数据记录器与地面测试设备的长线传输。
（4）实现数据的两种回收方式，远程读数和备用读数。
（5）设备有较强的抗温抗压能力，可在恶劣环境下完成数据记录工作。
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