FDR系统数据的收集有助于飞机系统设计的改进

了解飞机失事的原因对于确保航空旅行的未来安全以及挖掘飞机设计，制造工艺，材料等方面的任何潜在缺陷至关重要。每当发生这样的事件时，在处理人员恢复之后，第一项业务是定位飞行数据记录器（FDR）和驾驶舱语音记录器（CVR），它们提供航班最后一次的深度快照。时刻 - 最后一瞥所发生的事情和原因。在FDR系统中收集的数据可以帮助调查人员确定事故是由飞行员误差，外部事件（例如风切变）还是飞机系统问题引起的。多年来，这些数据有助于飞机系统设计的改进和预测飞机老化时潜在困难的能力。

首先在20世纪50年代使用，今天美国联邦航空局要求所有商用客机配备这种记录设备 - 所谓的“黑匣子”（实际上是鲜橙色以获得更好的能见度，见图1）。国际规则要求两台记录仪能够在严重航空器事故中可能遇到的情况下幸存;它们设计用于承受高速冲击和高温。 FDR利用安装在整个飞机结构中的传感器，从组件和系统中获取数据，告诉他们在事故发生之前和发生时如何配置和使用它们的故事。有传感器可以检测加速度，空速，高度，发动机性能，机舱温度和压力，襟翼设置等。数据采集计算机集中和格式化来自这些传感器的数据，以及来自车载计算机和其他仪器的数据，然后通过专用数字链路将其传输到FDR。

FDR是加固设备的缩影。它们的工作温度范围为-55°C至+ 70°C，可在长时间暴露于1，110°C火灾，260°C加热10小时以及加压盐水和喷气燃料的情况下存活。标准要求冲击力为3，400 gs，持续时间为6.5毫秒，并且在施加负荷力为5，000 lbs的所有轴点处承受静态压碎力。在每个轴上五分钟，等等。它们几乎是坚不可摧的。然而，诀窍是找到它们，特别是在海上发生碰撞时。通常，碰撞记录仪位于飞机后部，而驾驶舱内则配有通常有四个麦克风的录音机，跟踪对话和环境噪音。完成记录/碰撞系统的是具有淹没传感器的水下定位信标，其发出可通过声纳和声学定位设备检测到的脉冲。当水接触传感器时，信标激活，发出37.5千赫兹（kHz）的脉冲通过水到14，000英尺的深度。当前的固态FDR记录了700多个参数，而20世纪50年代只有5个，其中最基本的是：时间，压力，高度，空速，磁航向，垂直加速度，方向舵踏板位置，控制轮位置，水平稳定器和燃油流量。

图1：霍尼韦尔飞行数据记录仪（FDR）“黑匣子”绘制了必要的国际橙色，便于视觉恢复。

如上所述，FDR收集并记录来自各种传感器的数据，如加速度计。例如，Measurement Specialties的834M1型加速度计具有±2000 g至±6000 g的动态范围，可用于冲击测试和仪器仪表。低成本，可安装在板上的三轴加速度计专为高幅度嵌入式冲击应用而设计，最大电流消耗为22μA，并具有全功率和信号调理功能。 834M1型号可提供±2000 g至±6000 g范围，并提供高达6 kHz的平坦频率响应。它还具有-40°至+ 125°C的宽工作范围，适用于恶劣环境。标准型号834提供相同的包络，最大电流消耗低于4μA对于开发黑盒应用传感器的工程师，ADI公司的ADIS16240PCBZ（图2）低功耗，可编程碰撞传感器和记录器评估/接口板可用于供应商的16240 iMEMS技术数字冲击检测和记录系统，各方向的冲击测量。该传感系统可自动收集数据，并可供任何支持4线串行外设接口（SPI）的处理器系统使用。 2 mm间距连接器可轻松连接1 mm带状电缆或焊接。该板还具有简单的连接器转换功能，使用户可以绕过BGA焊接。

图2：ADI公司的ADIS16240PCBZ是一款数字电击检测和记录系统评估板。

对于那些喜欢使用PC接口的用户，该公司的ADISUSBZ可用，并提供带有简单图形用户界面（GUI）包的USB接口，用于评估传感器功能和性能。系统支持150-200SPS的采样率。 ADI公司指出，由于USB端口由其PC的中断结构提供服务，因此该系统中的采样虽然不完全相干，但足以满足大多数数据表参数验证，包括运行中的偏置稳定性。然而，它并不是一个包含开发工具，源代码和软件的完整开发工具包。

黑盒子走在路上

除了飞机碰撞记录器之外，汽车对应市场也在快速上升。涉及汽车的碰撞分析通常依赖于诸如打滑标记，轮胎印刷，道路刨削，车辆损坏以及人类的不完美目击者回忆之类的物理数据。现在，有黑盒子最终变得更加智能化，允许数据下载和分析。

通用汽车公司于1990年开始在汽车中安装传感诊断模块（SDM）。福特随后于1997年推出.SDM检测加速度并进行分割 - 安全气囊展开的第二个决定。它每10毫秒跟踪一次离散时间包的加速度，并确定是否需要安全气囊展开。

除安全气囊管理外，SDM还跟踪制动，发动机转速，车速，油门百分比，安全带使用情况等数据。并记录崩溃数据。这可以从事件数据记录器（EDR）中检索，该事件数据记录器是SDM的一部分。随着警察和保险机构继续要求使用这些设备，这些设备将发展为具有更大的存储容量和带宽，以及低速事件的准确性以匹配高速崩溃。

一种用于汽车的设备-crash detection是ADI公司的单轴，高g，ADXL78系列iMEMS加速度计（例如AD22279-A-R2）。它是一款低功耗，完整的单轴加速度计，在单片IC上具有信号调节电压输出。该装置（图3）测量加速度，满量程范围为±35 g，±50 g或±70 g（最小值），并测量动态加速度（振动）和静态加速度（重力）。

图3：用于汽车黑匣子应用的ADXL78的框图

该设备设计合格，适用于前碰撞和侧面碰撞安全气囊应用，振动监测和控制，车辆碰撞感应和冲击检测。在恶劣的汽车温度范围内，温度稳定且精确，具有高抗EMI/RFI性能，可对数字指令执行完整的机械和电气自检，并具有低噪声和低功耗（1.3 mA）。 》技术进步继续应用于飞行和汽车碰撞记录仪。对于飞行应用，这些变化可能涉及驾驶舱视频录制设施和在撞击时弹出的黑匣子，以便更容易找到它们。由于寻找MH370航班，重新引入了一项法案，该法案将强制推出黑匣子，以便能够在水面上找到它们而不是埋在海底仍然是飞机。

鉴于车祸的数量和严重程度以及将驾驶从个人手中夺走的趋势，记录更多关于条件，环境和事件的数据将更有意义此外，还可以期待传感器产品的持续开发。