飛機(jī)位置傳感器測(cè)試設(shè)備研究

摘要：飛機(jī)傳感器附件種類繁多但基本原理相似，本文以自動(dòng)油門開(kāi)關(guān)組件試驗(yàn)臺(tái)為例，分析了研制傳感器測(cè)試設(shè)備的方法。該測(cè)試設(shè)備的測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，測(cè)試臺(tái)綜合化程度高，研制思路可供維護(hù)人員和設(shè)計(jì)人員參考。

關(guān)鍵詞：傳感器;零位;定位孔;試驗(yàn)臺(tái)

傳感器在飛機(jī)上的應(yīng)用非常廣泛，飛機(jī)上大約有2000～4000個(gè)傳感器，飛機(jī)上操作機(jī)構(gòu)的位置是通過(guò)位置傳感器顯示到關(guān)聯(lián)儀表上的。然而，位置傳感器的檢修常常被忽略，這些傳感器由于長(zhǎng)期運(yùn)行，加之飛機(jī)運(yùn)行過(guò)程中各種惡劣工況環(huán)境的影響，常常造成器件的損壞、偏差甚至失效[1]。鑒于此，保證位置傳感器的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。

一般情況下，傳感器的測(cè)試是將傳感器調(diào)節(jié)到不同工作位置，檢查轉(zhuǎn)換的電信號(hào)是否在廠家要求的范圍內(nèi)。大部分廠家提出的調(diào)整方法是手動(dòng)調(diào)整到要求的測(cè)試點(diǎn)，誤差較大，也有部分廠家提供了自動(dòng)測(cè)試的專用設(shè)備，但價(jià)格昂貴。另外，修正傳感器的起始點(diǎn)是修理傳感器附件的重要內(nèi)容。飛機(jī)上位置傳感器的零位有標(biāo)識(shí)，在測(cè)試時(shí)需要首先將位置傳感器調(diào)整到標(biāo)記位置，但現(xiàn)有的生產(chǎn)廠家提供的調(diào)整方法通常要求工作者用肉眼觀察標(biāo)識(shí)再手動(dòng)調(diào)整確定零位，這種方法導(dǎo)致零位調(diào)整的誤差較大，甚至超過(guò)了制造廠家規(guī)定的誤差范圍，從而使依據(jù)零位確定的其他位置更不準(zhǔn)確。這樣的傳感器安裝到飛機(jī)上會(huì)造成飛機(jī)延誤，甚至可能引起巨大的安全事故。

基于以上情況，研制了一種飛機(jī)位置傳感器自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備，該測(cè)試設(shè)備能夠滿足飛機(jī)附件廠家的測(cè)試要求，同時(shí)可減少手動(dòng)操作對(duì)測(cè)試的影響。下文以自動(dòng)油門開(kāi)關(guān)組件試驗(yàn)臺(tái)為例進(jìn)行說(shuō)明。

1 試驗(yàn)臺(tái)的電氣設(shè)計(jì)

本文中設(shè)計(jì)的自動(dòng)油門開(kāi)關(guān)組件試驗(yàn)臺(tái)包括控制開(kāi)關(guān)、PLC可編程邏輯控制器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、編碼器、角度顯示表、雙出軸步進(jìn)電機(jī)減速機(jī)以及相關(guān)的連接線纜。測(cè)試過(guò)程中需要外接相關(guān)的測(cè)量?jī)x表。圖1所示為試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)組成。當(dāng)被測(cè)試的附件連接到試驗(yàn)臺(tái)時(shí)，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)給PLC可編程邏輯控制器發(fā)出信號(hào)，PLC接收到控制信號(hào)后按照預(yù)定速度發(fā)出脈沖信號(hào)給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)工裝轉(zhuǎn)動(dòng)被測(cè)附件。

試驗(yàn)臺(tái)采用常州諾立電器生產(chǎn)的56GP326B12-57H250E40行星步進(jìn)減速電機(jī)及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器，精度為0.02?，編碼器使用手冊(cè)推薦的Tans-Tek公司生產(chǎn)的0607-0000型編碼器，精度為0.05?，使整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)試精度小于0.1?。采用西門子S7-200 PLC編程控制模塊控制電機(jī)，電機(jī)可在粗調(diào)、中調(diào)、細(xì)調(diào)三種速度下旋轉(zhuǎn)，滿足對(duì)不同速度的測(cè)試要求。角度表選用國(guó)產(chǎn)DK900進(jìn)行顯示，顯示值的分辨率為0.001?[3]。使用了兩個(gè)3位9檔旋鈕開(kāi)關(guān)，每檔開(kāi)關(guān)接通一個(gè)測(cè)試點(diǎn)。測(cè)試箱留有連接外圍儀表的接口，外圍儀表連接后可測(cè)量相應(yīng)位置的電信號(hào)。

2 試驗(yàn)臺(tái)的工裝設(shè)計(jì)

2.1 連接工裝設(shè)計(jì)

如圖2所示，試驗(yàn)工裝包含試驗(yàn)工裝底板，以及在底板上安裝的試驗(yàn)件安裝板（用于安裝微動(dòng)開(kāi)關(guān)試驗(yàn)件）、換向器（輸入軸連接旋轉(zhuǎn)電機(jī)，兩個(gè)輸出軸分別連接角度測(cè)量編碼器和試驗(yàn)件的旋轉(zhuǎn)軸）、角度測(cè)量編碼器安裝板（用于安裝角度測(cè)量編碼器）、旋轉(zhuǎn)電機(jī)安裝板（用于安裝旋轉(zhuǎn)電機(jī)）、電機(jī)支撐塊（用于支撐旋轉(zhuǎn)電機(jī)，基本保證旋轉(zhuǎn)電機(jī)水平）。試驗(yàn)工裝底板下安裝有6個(gè)地腳以保證其穩(wěn)固。

2.2 定零工裝設(shè)計(jì)

通過(guò)研究大量傳感器起始位的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)通過(guò)位置傳感器的安裝孔與零位之間的幾何關(guān)系可以確定零位，并且非常準(zhǔn)確可靠。

自動(dòng)油門開(kāi)關(guān)組件在飛機(jī)上安裝時(shí)，需要使用螺釘通過(guò)附件的定位孔將其安裝到飛機(jī)上。零位是缺齒對(duì)紅點(diǎn)，如圖3所示。通過(guò)幾何關(guān)系可得曲柄在兩個(gè)定位孔連線的中垂線上時(shí)自動(dòng)油門開(kāi)關(guān)組件回到起始位?；谶@一原理制作了定零工裝（見(jiàn)圖2中所示定零工裝）。根據(jù)實(shí)物測(cè)量，確保定零工裝的高度在測(cè)試夾具安裝孔的中垂線上，這樣曲柄旋轉(zhuǎn)到零位工裝上時(shí)即為附件的零位。

3 試驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)

試驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)在于：首先，設(shè)計(jì)了測(cè)試傳感器的零位工裝，這樣可以模擬傳感器在飛機(jī)上安裝位置的零位。同時(shí)，使用PLC控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)附件轉(zhuǎn)動(dòng)，精度達(dá)到0.1?，分辨率達(dá)到0.001?，可以更準(zhǔn)確地進(jìn)行故障定位。其次，該測(cè)試設(shè)備集成了所有測(cè)試點(diǎn)，操作簡(jiǎn)單易行。最后，該試驗(yàn)臺(tái)使用了大量國(guó)產(chǎn)設(shè)備，價(jià)格便宜，可節(jié)約成本[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)上述設(shè)計(jì)思路，已成功設(shè)計(jì)出自動(dòng)油門開(kāi)關(guān)組件試驗(yàn)臺(tái)、襟翼位置傳感器試驗(yàn)臺(tái)、迎角傳感器試驗(yàn)臺(tái)等，這些試驗(yàn)臺(tái)能根據(jù)飛機(jī)地面維護(hù)工作的要求全面檢測(cè)傳感器的性能。對(duì)比這幾年的使用數(shù)據(jù)可以看出，新的試驗(yàn)臺(tái)大大降低了返修率，提高了工作效率，深受使用人員的好評(píng)。

參考文獻(xiàn)

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[4] 白杰，張馳，李書(shū)名.飛機(jī)氣動(dòng)附件試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].中國(guó)民航大學(xué)學(xué)報(bào).2010，（4）：29-31.

作者簡(jiǎn)介

鄒迎歡，工程師，長(zhǎng)期從事飛機(jī)附件測(cè)試設(shè)備的研發(fā)工作。