FGZ-1F型振動(dòng)放大器修理技術(shù)研究

郭博

摘要：通過分析FGZ-1F型振動(dòng)放大器各電路模塊原理，列舉了其常見故障及排故思路，可為同類型產(chǎn)品的修理排故提供參考。

關(guān)鍵詞：選頻;放大;線性檢波;振動(dòng)放大器

FGZ-1F型振動(dòng)放大器在內(nèi)外場修理和調(diào)試中經(jīng)常出現(xiàn)指示器指針擺動(dòng)、跳動(dòng)、誤差大、信號燈熄滅時(shí)間不對等故障。本文通過對FGZ-1F型振動(dòng)放大器工作原理的剖析，并結(jié)合長期以來在修理過程中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，摸索出FGZ1F型振動(dòng)放大器常見故障及其排除方法，供修理該型振動(dòng)放大器時(shí)參考。

1 FGZ-1F型振動(dòng)放大器工作原理

FGZ-1F型振動(dòng)放大器由兩個(gè)對稱電路組成，它們由同一個(gè)電源供電。每個(gè)電路分別由選頻放大、電壓放大、線性檢波、比較電路、開關(guān)電路、警告信號燈等單元組成，如圖1所示。兩個(gè)獨(dú)立的電路通過電纜與相應(yīng)的振動(dòng)傳感器、指示器及警告信號燈相連接，組成各自獨(dú)立的振動(dòng)測量指示及發(fā)動(dòng)機(jī)過載警告信號燈電路，每臺放大器可同時(shí)測量并監(jiān)視兩臺發(fā)動(dòng)機(jī)的過載振動(dòng)值。

1.1 選頻放大器

1）組成結(jié)構(gòu)

選頻放大器主要由運(yùn)算放大器Nl和N2及雙T電路組成，如圖2所示。RC雙T電橋是選頻放大器的核心部分，因此重點(diǎn)分析RC雙T電橋。

雙T電橋原理圖如圖3所示，它具有兩個(gè)重要特性，一是電橋的諧振工作頻率f，電橋的元件參數(shù)一經(jīng)選定，則電橋的諧振工作頻率f也就確定;二是傳輸系數(shù)pT=Vo/ Vs（Vs為輸入電壓，Vo為輸出電壓），傳輸系數(shù)pT隨著輸入信號頻率的改變而變化，有下列三種情況。

a.當(dāng)輸入信號的頻率f>>fo時(shí)，Cl、C2、R3的容抗很小（接近短路），輸入信號通過Cl、C2、C3傳輸?shù)捷敵龆?，在空載時(shí)β_T=Vo/Vs≈l。

b.當(dāng)輸入信號的頻率f

c.當(dāng)輸入信號的頻率f=fo時(shí)，由Cl、R3、C2支路傳輸?shù)捷敵龆说男盘朧o與由Rl、C3、R2支路傳輸?shù)捷敵龆说男盘朧o大小相等但相位相反，二者相互抵消，總的輸出電壓為O，即β_T=Vo/Vs≈0。

由雙T電橋的傳輸特性可以看出，雙T電橋的功能是從各種頻率中選出所需頻率，即達(dá)到選頻的目的。雙T電橋的傳輸特性曲線如圖4所示。

2）工作過程

利用振動(dòng)傳感器感受發(fā)動(dòng)機(jī)的電信號，經(jīng)運(yùn)算放大器Nl放大后的信號分成兩路，一路經(jīng)R8流入N3繼續(xù)放大，另一路流經(jīng)Nl的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。此負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)由雙T電橋和運(yùn)算放大器N2組成。如前所述，雙T電橋?qū)τ陬l率為fo的信號，其傳輸系數(shù)pT～0，即雙T電橋輸出端當(dāng)f=fo時(shí)，無反饋信號反饋到Nl的輸入端，此時(shí)Nl有最大的信號輸出，流經(jīng)R8的信號為最大。當(dāng)f≠fo的信號時(shí)，均出現(xiàn)負(fù)反饋信號，偏離選頻工作頻率點(diǎn)愈大，則負(fù)反饋就越深，即傳輸系數(shù)β_T越大。綜上所述，當(dāng)f= fo時(shí)，放大器的信號可以得到充分放大，而f≠fo時(shí)，放大器的信號均較小，達(dá)到選頻的目的，放大器的輸出頻率特性曲線如圖5所示。

1.2 電壓放大

運(yùn)算放大器N3和電阻R7、R8、R9組成比例放大電路，經(jīng)電阻R8的選頻信號，由該比例放大器放大后，分成兩路，一路經(jīng)電容C3耦合到線性檢波變?yōu)橹绷?，輸送到ZZG-1型振動(dòng)指示器。另一路經(jīng)電容C2耦合到比較器進(jìn)行比較。

1.3 線性檢波器

典型線性檢波電路由運(yùn)算放大器N4和二極管V2、V3及電阻Rl0、Rll、R12組成，其主要特點(diǎn)是克服二極管整流時(shí)存在的小信號“死區(qū)”或非線性失真。運(yùn)用線性檢波器，即是在小信號（信號小于lg）時(shí)也能夠真實(shí)地反映發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)g值。

由線性檢波器輸出的信號經(jīng)電位計(jì)R17分壓后，直接輸至振動(dòng)指示器，指示出發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)負(fù)荷值。電容C5-方面作為濾波器，另一方面由于容量大，對于突然變化的大信號可以起緩沖作用，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)振動(dòng)指示器的目的。

1.4 比較電路與開關(guān)電路

比較電路由集成運(yùn)放N5和電阻R14、R15、R16、R13組成。開關(guān)電路由晶體管V4和電阻R19、R20及繼電器Kl組成。

集成運(yùn)放N5比較器翻轉(zhuǎn)“門檻”電壓Vo由電阻R15和電阻R13分壓電源電壓取得。當(dāng)沒有選頻信號或選頻信號較小時(shí)，N5比較器由電阻R16和R13分壓值控制，輸出負(fù)電壓，負(fù)電壓對開關(guān)電路不起作用，繼電器Kl不動(dòng)作，因此警告燈也不亮。

當(dāng)選頻信號放大時(shí)（發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)強(qiáng)度較大），經(jīng)電容C2耦合，通過電位計(jì)R21分壓后加到二極管Vl上整流，在經(jīng)過電容C4濾波后加到集成運(yùn)放的輸入端，與“門檻”電壓Vo進(jìn)行比較。當(dāng)信號大于Vo時(shí)，比較器立即翻轉(zhuǎn)，輸出變成正電壓，此電壓經(jīng)過電阻R19加到開關(guān)電路晶體管V4的基極上。當(dāng)信號足夠強(qiáng)時(shí)，晶體管V4被接通，繼電器Kl立即動(dòng)作，警告信號燈被點(diǎn)亮，顯示發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)強(qiáng)度已達(dá)到一定值。

延遲電路由電阻R18與電容C6組成，其功能是防止警告燈由于短時(shí)間輸入假信號（或干擾信號）發(fā)亮而干擾空勤機(jī)械師和飛行人員的工作和情緒。

1.5 內(nèi)部檢查裝置電路

內(nèi)部檢查裝置電路的功能是檢查整個(gè)測振監(jiān)視系統(tǒng)的工作是否處于良好狀態(tài)。電路由檢查按鈕（裝在飛機(jī)的儀表板上）、繼電器3K1和3K2、電容C8、二極管V5、電位器3R6、電阻3R5（另一通道為3R7、3R4）組成。

當(dāng)按下按鈕時(shí)，插座1XS3的“3”“4”兩點(diǎn)接通，變壓器Tl次級輸出的15V400Hz交流電壓經(jīng)二極管V5半波整流，并經(jīng)電容C8濾波后，加至繼電器3K1、3K2的線圈，使之吸合，繼電器的觸點(diǎn)“3”“5”接通。于是15V交流電壓加到選頻放大器，經(jīng)電壓放大、線性檢波，由振動(dòng)指示器指示出振動(dòng)加速度在4—7g范圍內(nèi)，與此同時(shí)，警告信號燈應(yīng)亮起。在上述情況下，說明整個(gè)系統(tǒng)的工作是正常的。

1.6 外部檢查電路

外部檢查電路是指振動(dòng)放大器檢查插座1XS4（另一通道為2XS4）及有關(guān)電路，插座1XS4專供放大器檢查儀檢查和調(diào)整振動(dòng)放大器誤差使用。

插座1XS4（標(biāo)有“檢I”和“檢Ⅱ”的兩個(gè)插座）安裝在振動(dòng)放大器的面板上，如圖6所示。該插座的插針“3”和“4”是115V 400Hz交流電源，作為振動(dòng)放大器檢查儀的電源，插針“2”接地，插針“1”與放大器的輸出端相連，用于測量輸出的交流信號并觀察其波形。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)放在“Ⅱ”位置時(shí)，插針“1”與放大器的輸入端相連，此時(shí)振動(dòng)放大器檢查儀可以將標(biāo)準(zhǔn)信號輸給振動(dòng)放大器，以便檢查和調(diào)整振動(dòng)放大器的輸出信號誤差。

1.7 電源

振動(dòng)放大器檢查儀的電源為115V400Hz交流電源。

變壓器Tl的次級“3”“4”和“5”“6”兩繞組均輸出22V交流電壓，經(jīng)二極管3V1-3V4整流，并經(jīng)電容3C3-3C4濾波，再經(jīng)過3N1、3N2穩(wěn)壓，形成正負(fù)12V的直流電壓，作為兩個(gè)通道運(yùn)算放大器及開關(guān)電路的電源。變壓器Tl輸出的27V交流電壓是警告燈的電源，變壓器Tl輸出的15V交流電壓分別作為內(nèi)部檢查裝置電路中的繼電器電源和內(nèi)部檢查裝置的振動(dòng)模擬信號。

2 故障分析和研究

2.1 常見故障

內(nèi)外場及用戶反映的振動(dòng)放大器故障現(xiàn)象，以及近幾年統(tǒng)計(jì)的故障率見表1。

2.2 故障分析

1）警告燈延時(shí)時(shí)間過長

此故障主要原因是電阻R18與電容C6組成的延遲電路，應(yīng)重點(diǎn)檢查電阻R18與電容C6，以及開關(guān)電路中繼電器Kl。

2）放大器誤差大

此故障主要原因是運(yùn)算放大器N3和電阻R7、R8、R9組成的比例放大電路，應(yīng)重點(diǎn)檢查運(yùn)算放大器N3。

3）諧振電壓輸出不夠

此故障主要原因是RC雙T電橋及選頻放大器，應(yīng)重點(diǎn)檢查電容Cl、C2、C3和運(yùn)算放大器Nl、N2。

4）指示器無緩沖現(xiàn)象

此故障主要原因是電容C5，電容C5可以起緩沖作用，應(yīng)重點(diǎn)檢查電容C5。

5）指示器指示極大

此故障主要原因是運(yùn)算放大器，應(yīng)重點(diǎn)檢查運(yùn)算放大器N2、N3和電容C2。

6）指示器不指示

此故障主要原因是運(yùn)算放大器，應(yīng)重點(diǎn)檢查運(yùn)算放大器Nl、N2，電阻R21、R19，電容C2、C4，其中任一元件損壞均會(huì)造成指示器不指示現(xiàn)象。

7）指示器指零位或指示極小

此故障主要原因是運(yùn)算放大器，應(yīng)重點(diǎn)檢查運(yùn)算放大器Nl、N2、N3，電阻Rl0、Rll、R14、R15、R17，電容C2、C3、C4，其中任一個(gè)元件損壞均會(huì)造成指示器指示零位或極小。

3 結(jié)束語

通過對FGZ-1F振動(dòng)放大器原理的分析和研究，找到了影響產(chǎn)品性能的主要環(huán)節(jié)，基于此總結(jié)的常見故障分析方法可以有效提高振動(dòng)放大器修理的效率，也可為同類型產(chǎn)品的修理排故提供參考。

由于運(yùn)算放大器本身存在零點(diǎn)偏移，造成振動(dòng)放大器在無信號輸入時(shí)，也會(huì)有微弱信號輸出，進(jìn)而造成指示器指示偏移零位，最后導(dǎo)致指示器機(jī)械零位與電氣零位不在同一刻度。目前還沒有找到很好的解決措施，需要技術(shù)人員不斷提高自身的技術(shù)水平，早日找到解決問題的方法。

參考文獻(xiàn)

[1]王成豪.航空儀表[M].北京：科學(xué)出版社，1992.

[2]某型飛機(jī)儀表設(shè)備技術(shù)培訓(xùn)講義[Z].西安飛機(jī)工業(yè)公司，1992。

[3] FGZ-1C振動(dòng)放大器機(jī)載設(shè)備維護(hù)手冊[Z].蘇州儀表廠，1987.