某型飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)檢測綜合試驗臺故障排除與分析

熊凱建，蘭東霖，周元元

（國營蕪湖機(jī)械廠，安徽 蕪湖 241007）

飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)主要用來采集和記錄飛機(jī)在整個飛行過程中的重要數(shù)據(jù)，與飛機(jī)的飛行安全密切相關(guān)，是飛機(jī)上一種重要的機(jī)載電子設(shè)備，它主要由信息采集轉(zhuǎn)換部件、信息記錄保護(hù)部件、輔助參數(shù)設(shè)定部件3個部件組成。根據(jù)某型飛機(jī)機(jī)載飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)的功能及其維修檢測要求設(shè)計的專用檢測綜合試驗臺以工控機(jī)為核心，完成信號源激勵、各種信號的控制切換，應(yīng)用程序的開發(fā)管理。綜合試驗臺既能對飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)進(jìn)行整機(jī)試驗和檢測；又能單獨對各部件的性能進(jìn)行試驗和檢測；并能對測試數(shù)據(jù)存儲、查詢、制表、繪制記錄曲線。

1 綜合試驗臺組成及原理

綜合試驗臺的硬件部分由直流穩(wěn)壓電源、交流隔離電源、激勵信號源、邏輯控制電路、信號檢測與顯示、適配器等部件組成，如圖1所示，系統(tǒng)激勵信號源主要用于產(chǎn)生系統(tǒng)檢測和信息采集轉(zhuǎn)換部件、信息記錄保護(hù)部件、輔助參數(shù)設(shè)定部件各部件單獨檢測的全部直流模擬信號、交流信號、數(shù)字信號和開關(guān)信號等；邏輯控制信號主要用于產(chǎn)生系統(tǒng)及各部件處于各種工作狀態(tài)的控制信號；信號檢測與顯示部分，主要完成激勵信號源的自檢、各種直流穩(wěn)壓電源電壓值的監(jiān)測、信息記錄保護(hù)部件記錄參數(shù)信號的讀出、信息采集轉(zhuǎn)換部件記錄信號（輸出）的檢測、各部件工作狀態(tài)信號的檢測；直流穩(wěn)壓電源提供滿足系統(tǒng)測試和單部件測試所需的各種不同功率、不同電壓值的直流穩(wěn)壓電源；交流隔離電源主要解決測試設(shè)備所用電源與供電電網(wǎng)的隔離；工控機(jī)是測試設(shè)備的核心，激勵信號源、邏輯控制電路、信號檢測等部分均受控于工控機(jī)，被檢測參數(shù)的顯示、存儲、處理和打印輸出、系統(tǒng)與單件檢測的項目設(shè)置、檢測流程、檢測方法、測試設(shè)備自身的自檢及故障顯示等均由工控機(jī)完成。適配器主要完成信號的連接、分配以及部分信號間的轉(zhuǎn)換，以滿足產(chǎn)品檢測和信號檢測的要求。

圖1 試驗臺組成框圖

綜合試驗臺的軟件部分包括下位機(jī)軟件和上位機(jī)軟件。下位機(jī)軟件采用C語言編程，實現(xiàn)硬件初始化，各部件性能檢測，模擬產(chǎn)生飛行參數(shù)的12路并行碼，工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時間檢測，與上位機(jī)進(jìn)行串口，并口通訊，故障檢測等。上位機(jī)軟件Lab Windows編程，實現(xiàn)與下位機(jī)的通訊，控制各部件檢測，批量傳輸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理與結(jié)果顯示等功能。上位機(jī)軟件框圖如圖2所示。

圖2 上位機(jī)軟件框圖

2 排故過程及分析

綜合試驗臺基本采用的是自制板卡，板卡圖紙資料不全，焊接質(zhì)量較差，線路連接復(fù)雜，老化嚴(yán)重，故障多發(fā)，典型故障如下：多個地址測試值為0、126/127/128地址跳動、設(shè)備測試過程中無法測試”256”轉(zhuǎn)“512”狀態(tài)轉(zhuǎn)換時間、輔助參數(shù)設(shè)定部件單測時無日期、架次值顯示。

2.1 故障1多個地址測試值為0

查看設(shè)備資料，發(fā)現(xiàn)多個地址測試都與頻率有關(guān)，測試頻率板信號輸出異常。頻率板電路原理圖如圖3所示：頻率板主要由晶振電路經(jīng)分頻器、驅(qū)動保護(hù)電路與電平轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生10240Hz、2560Hz、640Hz、91Hz、16Hz等固定周期信號，幅度要求為0-±2.5V。另外經(jīng)分頻、模擬開關(guān)電路、驅(qū)動電路產(chǎn)生1Hz頻率信號作為一次性指令信號，0.5Hz信號作為輔助參數(shù)設(shè)定部件檢查指示燈信號。拆下頻率板，單板加電測試，晶振電路輸出正常，在端口測試發(fā)現(xiàn)設(shè)備頻率板4路頻率信號無輸出，依次往電路前級測試，發(fā)現(xiàn)分頻器輸出正常，故障點在電平轉(zhuǎn)換電路，進(jìn)一步檢測發(fā)現(xiàn)，電平轉(zhuǎn)換電路2個運放地線未連接好，飛線后輸出正常，故障排除。

圖3 頻率板電路原理圖

2.2 故障2，126/127/128地址跳動

根據(jù)設(shè)備說明書及產(chǎn)品測試工藝中得知，126/127/128地址均為頻率信號輸出測試。在檢查設(shè)備頻率板卡時發(fā)現(xiàn)，正常工作時頻率板卡上+5V與-5V電源燈應(yīng)交替閃爍，當(dāng)前板卡工作時為+5V指示燈長亮。使用萬用表交流頻率檔測試時，發(fā)現(xiàn)部分頻率信號并未輸出。更換頻率板卡，故障依然出現(xiàn)。

將板卡取出后，測試發(fā)現(xiàn)主板上頻率板接口并沒有-5V電壓輸入。進(jìn)一步梳理信號走向發(fā)現(xiàn)-5V電壓由主板提供經(jīng)繼電器切換輸入至頻率板，用萬用表測量主板提供的-5V電壓正常，判斷是繼電器不工作導(dǎo)致故障。更換繼電器后，故障排除，設(shè)備工作正常。

2.3 故障3設(shè)備測試過程中無法測試256轉(zhuǎn)512狀態(tài)轉(zhuǎn)換時間

根據(jù)系統(tǒng)測試要求，“256”到“512”狀態(tài)轉(zhuǎn)換時間須小于2s，當(dāng)系統(tǒng)工作在“256”狀態(tài)時，同步脈沖周期為4ms，工作在“512”狀態(tài)時，同步脈沖周期為2ms，當(dāng)發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號開始，內(nèi)部定時器開始計時，同時檢測12位二進(jìn)制并行碼的同步脈沖位，不斷檢測同步脈沖的周期，當(dāng)同步脈沖的周期由4ms變?yōu)?ms時，表明狀態(tài)轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，定時器停止計時，所測得的時間即“256”到“512”狀態(tài)轉(zhuǎn)換時間

按工藝要求在操作面板上，將“256”狀態(tài)切換到“512”，用示波器采集同步脈沖信號，發(fā)現(xiàn)其周期一直為2mS，未發(fā)生變化。判斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號異常，該信號由上位機(jī)控制激勵信號源產(chǎn)生并經(jīng)繼電器板切換，設(shè)備自檢通過，說明信號源正常，應(yīng)該是繼電器板的相應(yīng)的繼電器不動作導(dǎo)致狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號切換不正常。拆下繼電器板，單板加電測試查看繼電器動作，發(fā)現(xiàn)D6、D25繼電器不動作，已損壞，更換繼電器后故障排除。

2.4 故障4，輔助參數(shù)設(shè)定部件單部件測試時無日期、架次值顯示

輔助參數(shù)設(shè)定部件的檢測原理如圖4所示，當(dāng)接通27V電壓時，接通模擬負(fù)載，通過檢測負(fù)載上的電壓值，判斷輔助參數(shù)設(shè)定部件提供電壓的性能；在輔助參數(shù)設(shè)定部件上設(shè)定輔助參數(shù)，檢測儀讀出相應(yīng)的數(shù)值；模擬給出“保險絲”及“檢查”正常工作狀態(tài)信號，檢查相應(yīng)的指示燈電路是否正常。

圖4 輔助參數(shù)設(shè)定部件檢測原理圖

輔助參數(shù)設(shè)定部件單部件測試時，電壓檢測正常，“保險絲”及“檢查”指示正常，在產(chǎn)品上設(shè)定日期、架次輔助參數(shù)，檢測界面顯示日期、架次長為0，偶爾正常。梳理產(chǎn)品與設(shè)備接口關(guān)系，發(fā)現(xiàn)檢測時用到的關(guān)鍵信號有：27V、5V、0.5Hz頻率信號、1.024S同步脈沖信號，6路編碼信號。用示波器測試5V、27V電壓正常，檢查接地也正常；0.5Hz頻率信號測試正常，1.024s同步脈沖信號由工控機(jī)程序控制產(chǎn)生，斷開產(chǎn)品在插頭處測試正常，顯示日期架次的6路編碼信號是由5TZ產(chǎn)品內(nèi)部電路產(chǎn)生，產(chǎn)品確認(rèn)是好的，測量產(chǎn)品設(shè)備連接線纜正常，意味著6路編碼信號也正常送到了設(shè)備處理。懷疑軟件程序問題，斷開產(chǎn)品，在DOS系統(tǒng)里運行測試程序，并把6路編碼信號其中1路人為接地，測試結(jié)果也正確的隨之改變，表明軟件方面無異常。

排故陷入僵局，考慮到設(shè)備老化，應(yīng)考慮帶負(fù)載能力。連接產(chǎn)品，拆開插頭在線測量發(fā)現(xiàn)1.024s同步脈沖帶載時，高電平為2.8V，斷開產(chǎn)品測試高電平是5V，判斷設(shè)備老化嚴(yán)重帶負(fù)載能力下降導(dǎo)致電平拉低到中間值，出現(xiàn)不定態(tài)。仔細(xì)梳理信號走向，發(fā)現(xiàn)1.024s同步脈沖還經(jīng)過CODE板驅(qū)動，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，CODE板該信號接+5V上拉電阻為10K，經(jīng)計算判斷其驅(qū)動能力不夠，更換上拉電阻為330Ω后，故障排除。

3 結(jié)語

本文通過某型飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)檢測試驗臺4起故障的排除，掌握了設(shè)備的功能構(gòu)成、工作原理，產(chǎn)品與設(shè)備之間的接口定義，識別出了單部件測試與整機(jī)系統(tǒng)測試信號間的差別，梳理了系統(tǒng)各模塊間的交聯(lián)關(guān)系。提高了設(shè)備故障排除及修復(fù)的及時性和有效性。

本次修理中整理總結(jié)的DOS系統(tǒng)軟件測試技術(shù)、頻率合成技術(shù)、繼電器檢測技術(shù)可運用到其他計算機(jī)檢測設(shè)備的研制和修理中。本次修理中整理總結(jié)的負(fù)載帶載能力測試方法，為其他計算機(jī)設(shè)備類似故障的修理提供了思路。