智能型導(dǎo)通電阻測試儀的設(shè)計與實現(xiàn)

李 健，李自榮，趙 文

（中國空空導(dǎo)彈研究院，河南洛陽 471099）

0 引 言

GJBZ188A《飛機／懸掛物電氣連接系統(tǒng)接口要求》使一種飛機與多種懸掛物相兼容，也使一種懸掛物與多種飛機相兼容，它滿足了飛機及懸掛物種類日趨多樣化、功能日趨復(fù)雜的需求［1，2］.它的電氣性能將對飛機／懸掛物系統(tǒng)產(chǎn)生決定性的影響，其中導(dǎo)通電阻的大小反映出電信號接觸偶的接觸情況，如果導(dǎo)通電阻過大，容易造成接觸不良，如何在不同的工作環(huán)境中快速準確地對毫歐級的導(dǎo)通電阻進行測試成為科研人員面臨的一個重要問題.

利用毫歐表可以對導(dǎo)通電阻進行準確測試，但是人工無法在高低溫、振動等惡劣環(huán)境中操作毫歐表，無法適應(yīng)快速復(fù)雜的生產(chǎn)流程.本文針對這種需求，提出了一種基于該接口的導(dǎo)通電阻測試方法.

1 系統(tǒng)原理

GJBZ188A接口中的電氣信號主要可分為直流供電信號、交流供電信號、多路總線、地址信號、聯(lián)鎖及聯(lián)鎖回線、投放允許、低帶寬光纖通道，本文針對除光纖通道、高帶寬和結(jié)構(gòu)地外的電氣信號進行測試.

導(dǎo)通電阻測試儀主要工作原理如圖1所示，系統(tǒng)主要由電源模塊、計算機與外設(shè)、數(shù)據(jù)采集模塊、繼電器模塊和功率電阻模塊構(gòu)成.在系統(tǒng)測試時，將GJBZ188A接口中的電氣信號分為直流通道、交流通道、總線通道、地址通道和其它通道，其中其它通道包括聯(lián)鎖，聯(lián)鎖回線，投放允許和低帶寬信號.在計算機的控制下分別對不同通道配置不同的負載，注入電壓，形成不同的電流，通過計算環(huán)路電流，利用高精度數(shù)據(jù)采集器采集電流在不同導(dǎo)線上的電壓降，消除各通道上的誤差后，根據(jù)歐姆定律計算出每一路導(dǎo)線上的導(dǎo)通電阻.將每一路導(dǎo)線上的導(dǎo)通電阻匯總整理成電子表格，最終通過外設(shè)輸出打印等.

圖1 導(dǎo)通電阻測試儀主要工作原理Fig.1 Working principle of conduction resistance tester

2 測試原理

GJBZ188A接口中供電信號導(dǎo)通電阻較小，一般不超過100 mΩ，其它信號導(dǎo)通電阻一般為100 mΩ～300 mΩ，根據(jù)電氣信號的不同特性，導(dǎo)通電阻測試儀采用直接采集法和間接采集法對導(dǎo)通電阻進行測試.

2.1 直接采集法

圖2 直接法Fig.2 Direct measurement method

對于28 V電源1及其回線、28 V電源2及其回線和270 V DC電源及其回線采用直接采集導(dǎo)線電壓降的方法，測試原理見圖2.

以28 V電源1及其回線為例說明電路的工作原理：R為28 V電源1及其回線的導(dǎo)通電阻，RL為兩個27Ω／50 W負載電阻并聯(lián).供電前采集回路電阻值；閉合繼電器K，提供28 V直流供電，通過供電通道采集電壓值，消除數(shù)采本身的旁路電阻和通道誤差后，計算環(huán)路電流I，通過采集上接口和下接口之間的電壓降ΔV1和ΔV2，計算導(dǎo)通電阻R1＝ΔV1／I和R2＝ΔV2／I.該方法不受測試電纜的影響，利用雙端數(shù)采通道直接計算電纜的導(dǎo)通電阻.28 V電源2及其回線和270 V DC電源及其回線原理相同.

2.2 間接測試法

對于交流通道，總線通道，地址通道和其它通道采用間接法采集導(dǎo)線電壓降，原理見圖3.

圖3 間接法Fig.3 Indirect measurement method

以地址信號為例說明電路的工作原理：R為地址信號及其回線的導(dǎo)通電阻，R1～R8為串聯(lián)在被測電纜之間的大功率限流電阻，其中R1為兩支9Ω／50 W功率電阻并聯(lián)，R2～R8為1Ω／20 W功率電阻.供電前采集環(huán)路電阻值R；閉合繼電器K，提供28 V直流供電，采集電壓值V，消除數(shù)采通道誤差后，計算環(huán)路電流I＝V／R，通過采集上接口和下接口電壓值U i和（i＝1，2，3，4，5，6，7），計算兩個采集點之間的電壓降ΔV i＝U i－，計算可得地址信號及其回線的導(dǎo)通電阻Ri＝ΔV i／I，Ri為上接口與下接口之間的導(dǎo)通電阻，消除數(shù)采本身的旁路電阻和通道誤差后，根據(jù)內(nèi)部電纜與測試電纜之間的長度比例，利用單端數(shù)采通道之間的電壓差間接計算出導(dǎo)通電阻R.交流通道，總線通道和其它通道的測試原理相同.

3 數(shù)據(jù)分析

導(dǎo)通電阻測試儀利用以上兩種方法設(shè)計而成，編寫了上位機軟件，在常溫條件下對電纜進行自動導(dǎo)通電阻測試，電纜長度2.3 m，測試數(shù)據(jù)見表1.其中基準值和測試值分別是毫歐表和測試儀的測試結(jié)果.測試數(shù)據(jù)的分布情況見圖4，誤差分布情況見圖5.

圖4 導(dǎo)通電阻基準值與測試值Fig.4 The conductive resistance of the reference value and test value

圖5 導(dǎo)通電阻絕對誤差與相對誤差Fig.5 The conduction resistance of absolute error and relative error

試驗數(shù)據(jù)表明，直接法與間接法均能夠?qū)?dǎo)通電阻進行準確的測試，導(dǎo)通電阻測試儀在41 mΩ～203 mΩ范圍內(nèi)測試值與基準值吻合的比較好，在41 mΩ～83 mΩ時，直接法的最大絕對誤差是6 mΩ；在85 mΩ～203 mΩ，間接法的最大絕對誤差是15 mΩ.直接法對導(dǎo)通電阻的測試更加準確，但是需要更多的雙端數(shù)采；間接法也能夠達到相當?shù)臏y試精度，對雙端數(shù)采的需求較少.在實際工作中可以根據(jù)測試精度的要求和單端、雙端數(shù)采配置情況進行靈活安排，以滿足不同的需要.

進一步的試驗表明在20 mΩ～550 mΩ范圍內(nèi)，導(dǎo)通電阻測試儀可以達到同樣的測試精度.

表1 常溫導(dǎo)通電阻值Tab.1 The value of conductive resistance in ordinary temperatures

4 結(jié) 論

以GJBZ188A接口電氣特性為對象，研究并設(shè)計了一種導(dǎo)通電阻測試儀，該測試儀將導(dǎo)通電阻測試與計算機結(jié)合起來，具有良好的環(huán)境適應(yīng)性，能夠在多種環(huán)境下快速準確地對導(dǎo)通電阻進行測試，該方法也可以對其它類型的電纜進行導(dǎo)通電阻測試，具有良好的發(fā)展前景和應(yīng)用價值［3］.

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