飛機(jī)大氣信號系統(tǒng)安裝臺測試儀設(shè)計研究

戚素芳,李加超

（國營蕪湖機(jī)械廠，安徽 蕪湖 241007）

大氣信號系統(tǒng)安裝臺PM 是某型飛機(jī)CBC 大氣信號系統(tǒng)的重要組成部件，用以實現(xiàn)大氣信號計算機(jī)、電源部件、控制部件與機(jī)上其他相關(guān)航空電子產(chǎn)品的電氣交聯(lián)。在飛機(jī)大修廠、用戶外場維護(hù)時，一般采用人工方法借助萬用表檢測大氣信號系統(tǒng)安裝臺的線纜、觸點導(dǎo)通性能，由于測試觸點多，需要耗費大量的人力，且故障點查找費時費力，工作效率低，人為誤差率高，局限性較大。為實現(xiàn)對大氣信號系統(tǒng)安裝臺的自動檢測，滿足批量測試要求，進(jìn)一步提高工作效率和修理質(zhì)量，解放人力資源，為此開展大氣信號系統(tǒng)安裝臺測試儀的設(shè)計研究意義較大，有利于正確、快速、高效地診斷產(chǎn)品和排除故障，提高系統(tǒng)的使用可靠性，具有重要的意義。

1 設(shè)計思路

基于現(xiàn)有的MPT-5000 線纜分析儀及其配套附件進(jìn)行資源整合，結(jié)合對CBC 大氣信號系統(tǒng)的分析，制作專用測試連接電纜，設(shè)計VPC 轉(zhuǎn)接模塊和檢測項目列表，編寫檢測流程，實現(xiàn)對大氣信號系統(tǒng)安裝臺線纜、觸點導(dǎo)通性能的自動化檢測。同時將線纜分析儀2048 測試點全部預(yù)留，便于后期項目擴(kuò)展。

2 設(shè)計方案

2.1 總體設(shè)計

大氣信號系統(tǒng)安裝臺測試儀采用模塊化設(shè)計思想，以通用性和便捷性為目的，對現(xiàn)有的MPT-5000 線纜分析儀及其配套附件進(jìn)行拓展，借鑒成熟的技術(shù)搭建總體框架，設(shè)計VPC 轉(zhuǎn)接模塊和檢測項目列表，實現(xiàn)自動化檢測。

主要技術(shù)參數(shù)如下：

測試點數(shù)： 2048 點（1024 線）；

測試點增量： 150 點增量；

激勵電流： 1mA ～2.5A；

低壓測試電壓： 0.1V ～28VDC 連續(xù)可調(diào)；

低電壓精度： ±0.5% ±0.01V；

阻值范圍： 0.2Ω ～49 MΩ(四線測選配）；

導(dǎo)通測試速度：不小于128 點/秒；

高壓測試電壓： 1500VDC；

絕緣范圍： 1MΩ ～49MΩ（±3%）。

2.2 硬件設(shè)計

根據(jù)MPT-5000 線纜分析儀及其配套附件的原理設(shè)計、內(nèi)場使用環(huán)境、內(nèi)場使用特點等檢測需求，結(jié)合對CBC大氣信號系統(tǒng)的分析，統(tǒng)計大氣信號系統(tǒng)安裝臺檢測觸點，測試儀的硬件系統(tǒng)主要由機(jī)柜、工控機(jī)、MPT-5000線纜分析儀、LCR 測試適配器、MUX-150DB 測試模塊、VPC 轉(zhuǎn)接模塊、測試電纜、被測產(chǎn)品（即：大氣信號系統(tǒng)安裝臺）等組成，測試儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 測試儀結(jié)構(gòu)框圖

2.2.1 機(jī)柜

測試儀選用威圖TS8 系列標(biāo)準(zhǔn)19 英寸機(jī)柜，該系列機(jī)柜已在工廠大量使用，充分利用生產(chǎn)現(xiàn)場已報廢設(shè)備的機(jī)柜，并對其進(jìn)行改造加工，達(dá)到資源利用最大化。

2.2.2 測試電纜

測試電纜用于連接背板總線檢測儀與被測產(chǎn)品大氣信號系統(tǒng)安裝臺PM，實現(xiàn)線纜、觸點自動導(dǎo)通性能檢測，采用Kelvin 四線連接電阻測試技術(shù)，共計716 根信號線。由于產(chǎn)品導(dǎo)通性要求較高，導(dǎo)通電阻小于0.5Ω，普通數(shù)字萬用表兩表筆之間存在0.2Ω 左右的阻值。測試儀通過VPC 轉(zhuǎn)接模塊、測試電纜對產(chǎn)品進(jìn)行導(dǎo)通性檢測，檢測精度難以保證?？紤]導(dǎo)線本身電阻對測試結(jié)果的影響，在VPC 轉(zhuǎn)接模塊電纜的選型上做了嚴(yán)格篩選，最終選定耐壓值250V，截面積為的耐高溫安裝線。電纜性能指標(biāo)如表1 所示。

表1 高溫安裝線性能指標(biāo)

Kelvin 四線連接電阻測試技術(shù)是一種電阻抗測量技術(shù)，使用單獨的對載電流和電壓檢測電極，相比傳統(tǒng)的兩個終端傳感能夠進(jìn)行更準(zhǔn)確的測量。其分離的電流和電壓的電極，消除了布線和接觸電阻的阻抗。該技術(shù)在測試儀中的應(yīng)用，雖然使得VPC 轉(zhuǎn)接模塊和測試電纜制作的工作量增加一倍，其分離的電流和電壓的電極，消除了布線和接觸電阻的阻抗，將產(chǎn)品測試精度提高到千分之一歐姆級別，如圖2 所示。

圖2 測試結(jié)果對比

2.2.3 VPC 轉(zhuǎn)接模塊

VPC 轉(zhuǎn)接模塊作為設(shè)備與被測產(chǎn)品（大氣信號系統(tǒng)安裝臺PM）的接口，其可靠性和插拔便捷性直接影響設(shè)備的人機(jī)使用效果。為此，該測試儀將MPT500 中2100個信號端口全部預(yù)留在背板總線檢測儀側(cè)面，便于后期功能擴(kuò)展，共計使用7 個VPC 連接器、14 個160 芯安裝模塊、42 個DB50 插頭、2100 個10A 接觸偶組件和2100根耐壓值250V 的耐高溫安裝線，如圖3 所示。

圖3 VPC 轉(zhuǎn)接模塊及測試電纜

測試儀選用VPC 公司的i 系列連接器，該連接器具有快卸插拔及插拔壽命高達(dá)2 萬次的優(yōu)異性能，如圖4 所示。同時一改傳統(tǒng)設(shè)備前面或后面對外接口的連接模式，采用側(cè)面接口，既方便產(chǎn)品連接測試，又減少測試電纜兩端連接部位的應(yīng)力，大大降低設(shè)備電纜的故障率。

圖4 i 系列連接器外觀（插座/插頭）

2.3 軟件設(shè)計

大氣信號系統(tǒng)安裝臺測試儀是基于MPT-5000 線纜分析的開發(fā)利用，可通過軟件編程實現(xiàn)，從而使設(shè)計難度大為減少，使用MPT Discovery 開發(fā)測試程序，它與Windows 操作系統(tǒng)能夠兼容，從而可以方便的在Windows平臺上通過輔助工具進(jìn)行線纜連接關(guān)系表，編寫測試程序、測試數(shù)據(jù)文件的導(dǎo)入、測試結(jié)果生成、存儲和打印，最終實現(xiàn)大氣信號系統(tǒng)安裝臺線纜、觸點導(dǎo)通性能自動檢測功能。軟件設(shè)計流程如圖5 所示。

圖5 軟件流程

本系統(tǒng)軟件的設(shè)計采用模塊化設(shè)計，根據(jù)控制功能和接口通信關(guān)系，系統(tǒng)軟件可分為以下幾部分：

工作初始化程序。主要完成系統(tǒng)啟動時各個部分正常工作的初始化，包括測試儀自檢程序，各模塊電路正常工作的初始化程序。

測試控制功能程序。主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)啟動時設(shè)定標(biāo)稱值、測試模式等。

測試結(jié)果顯示界面程序。其主要功能是實現(xiàn)測試結(jié)果界面顯示，實現(xiàn)良好的人機(jī)交互功能。

校驗程序。根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的條件和環(huán)境定期對MPT系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)和檢查，當(dāng)在特定條件和環(huán)境下運(yùn)行時，校驗工具與配套軟件校驗程序?qū)PT 系統(tǒng)的測試元件的精度進(jìn)行檢查，并與校準(zhǔn)檢查工具進(jìn)行比較。

3 結(jié)語

飛機(jī)大氣信號系統(tǒng)安裝臺的測試對飛機(jī)的修理質(zhì)量、產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益都有著重要的影響，而實現(xiàn)自動化測試則是提高工作效率和修理質(zhì)量，解放人力資源的關(guān)鍵。隨著科技的不斷進(jìn)步，越來越多的新設(shè)備、新工藝、新技術(shù)將會應(yīng)用到航空產(chǎn)品維修中。通過本文的介紹，望大家在航空產(chǎn)品維修過程中，結(jié)合產(chǎn)品特性適時采用一些新設(shè)備、新技術(shù)，選取適合的測試方法，降低操作人員的工作強(qiáng)度，正確、快速、高效地診斷產(chǎn)品和排除故障，提升飛機(jī)機(jī)載設(shè)備的自動化測試控制水平，提高系統(tǒng)的使用可靠性。