航空電源控制保護(hù)器測試系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

宋顯威

摘 要：航空飛機(jī)的供電系統(tǒng)中電源控制保護(hù)器的作用是十分巨大的，它直接起到對系統(tǒng)的控制保護(hù)功能，更重要的是它能決定飛機(jī)的安全性能。電源保護(hù)器的檢修工作也是一項比較龐大和瑣碎的工作，為了有效解決檢測工作的困難，專門設(shè)計了電源控制保護(hù)器的計算機(jī)檢測系統(tǒng)。本文重點介紹測試系統(tǒng)的主要設(shè)計原理及目標(biāo)，并詳細(xì)闡述了通過計算機(jī)系統(tǒng)對保護(hù)器的相關(guān)性能指標(biāo)進(jìn)行的檢測過程，著重講解了測試系統(tǒng)的應(yīng)用程序?qū)μ幚硐嚓P(guān)技術(shù)問題的措施。

關(guān)鍵詞：航空電源保護(hù)器；測試系統(tǒng)；硬件設(shè)計系統(tǒng)；NAEMP模擬器

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

航空電源保護(hù)器的重要作用是針對航空的供電系統(tǒng)開展測控和保護(hù)電路的作用。論文所涉及的電源控制保護(hù)器就是在供電系統(tǒng)的工作過程中一旦出現(xiàn)供電狀態(tài)不正常時可以起到對電源系統(tǒng)的保護(hù)作用，這樣就能在很大程度上增加飛機(jī)飛行運(yùn)行的安全性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國家對創(chuàng)新力度的高度重視，航空工業(yè)的發(fā)展變革日新月異，相對于傳統(tǒng)的檢測方式已經(jīng)完全不能適應(yīng)現(xiàn)在的航空工業(yè)的發(fā)展水平，這就表現(xiàn)出一系列的問題：技術(shù)落后導(dǎo)致測量的準(zhǔn)確度較低，測試過程中由于人為因素太多，導(dǎo)致多次重復(fù)操作增大誤差的范圍，這樣就會使累積的誤差值過大最終導(dǎo)致結(jié)果與實際數(shù)值懸殊太大。為了減少各種因素的影響，保證產(chǎn)品的質(zhì)量就必須經(jīng)過嚴(yán)格的測試，來確保其性能的穩(wěn)定性。

1.硬件設(shè)計系統(tǒng)

該系統(tǒng)的硬件設(shè)計主要組成部分包括計算機(jī)、控制單元模塊、電源模塊、非航空電子模擬器以及被測設(shè)備5個部分。這里的主控機(jī)采用RS232通信并通過串口對模塊中含有的電源開展處理工作，這樣能夠演示出在飛機(jī)上所有電源系統(tǒng)的各種環(huán)境和狀態(tài)?？刂茊卧K是整個系統(tǒng)的內(nèi)部執(zhí)行工具，應(yīng)該依據(jù)計算機(jī)安排的命令對電源模塊進(jìn)行供電控制。同時，受到檢測的產(chǎn)品應(yīng)該根據(jù)模塊供電的實際情況做出反應(yīng)。要求單元模塊應(yīng)該根據(jù)控制指令的任務(wù)來收集被測設(shè)備的有關(guān)數(shù)據(jù)，并直接傳輸?shù)街骺赜嬎銠C(jī)上進(jìn)行分析與處理。同時，在系統(tǒng)中增加NAEMP的模擬實驗設(shè)備開展模仿飛機(jī)NAEMP的運(yùn)行情況。在航空上NAEMP的作用就是用來接收有關(guān)飛機(jī)自身供電系統(tǒng)和電源保護(hù)的相關(guān)工作運(yùn)行狀態(tài)的信息。

1.1 主控計算機(jī)的介紹

主控計算機(jī)的作用是該測試系統(tǒng)的主要管理控制工作，它的中心裝有模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置和數(shù)字輸出裝置。數(shù)字輸出裝置用來輸送測試系統(tǒng)的所有數(shù)字控制信號信息，也就是在控制指令信號的作用下完成相關(guān)測試工作。在測試的過程中，模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置主要用于收集被檢測設(shè)備相關(guān)指標(biāo)的模擬信號并將其換算為數(shù)字信號，再經(jīng)過主控計算機(jī)的相關(guān)處理，就能以函數(shù)曲線和數(shù)值的形式播放在測試頁面上。

1.2 電源模塊結(jié)構(gòu)的介紹

測試系統(tǒng)主要是運(yùn)用多個電源來分別模仿飛機(jī)上的電源運(yùn)行系統(tǒng)，他們分別是：模仿115V/400Hz的發(fā)電機(jī)電源、模仿永磁機(jī)的電源、模仿線路互感器的樣電源和直流線路的電源。在系統(tǒng)的測試過程中，計算機(jī)可以使用串口給電源模塊輸送指令密碼，這樣能夠保證電源的正常工作狀態(tài)也能符合控制器的檢測需要。

1.3 控制單元模塊的介紹

它是測試系統(tǒng)的主要執(zhí)行單位，在其中心主要可以分為繼電配電模塊、專用接口線模塊和傳感器模塊。配電模塊就是依據(jù)檢測的過程來控制相關(guān)的觸點進(jìn)行開合工作，這樣就能夠完成對控制器的檢測任務(wù)。測試的過程中，傳感器模塊就會對被測的機(jī)器電壓/電流開展測試數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換作用，之后再送入到主控機(jī)開展軟件操作。同時，專用接口線模塊既能實現(xiàn)這三者的電氣接通工作，也能起到信號的相互應(yīng)對的作用。

1.4 被檢測的設(shè)備

要求被檢測的設(shè)備主要是不同種型號的控制處理器，這種類型的處理控制器都具有對應(yīng)的專用接口線，這樣就能夠避免因為工作上的大意導(dǎo)致電氣連接的錯誤，也能避免被測設(shè)備受到影響。

2.軟件設(shè)計系統(tǒng)

測試系統(tǒng)的軟件部分主要是分為Visual C++的高級語言系統(tǒng)和匯編語言程序。而Visual C++高級編程系統(tǒng)主要是整個軟件系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)部分，它主要是分為三大部分：設(shè)備自檢部分、控制器測試部分和參數(shù)校準(zhǔn)部分。匯編編程系統(tǒng)主要是指NAEMP模擬器。軟件的主流程圖，如圖1所示。

當(dāng)測試系統(tǒng)能夠正常的運(yùn)行時，要先對整體的測試功能的設(shè)備進(jìn)行自我檢測，這樣才能真正地確保該系統(tǒng)的正常運(yùn)行。當(dāng)檢查結(jié)果過關(guān)之后，應(yīng)該自動選擇測試的產(chǎn)品界面，當(dāng)用戶選擇一個型號的產(chǎn)品進(jìn)入測試頁面以后，就要填寫相關(guān)的測試結(jié)果之后再開始對產(chǎn)品開展檢測。這時的測試結(jié)論會把相關(guān)的結(jié)果收集到相應(yīng)的數(shù)據(jù)中進(jìn)行處理，同時會生成處理結(jié)果在測試頁面中表現(xiàn)出來，最后再根據(jù)處理的結(jié)果進(jìn)行判斷項目是否合格，如果不符合標(biāo)準(zhǔn)就應(yīng)該給出相關(guān)的故障說明。這時數(shù)據(jù)也會被自動儲存在相關(guān)的數(shù)據(jù)庫中，用于用戶后期進(jìn)行分析使用。同時用戶也可以檢索這些數(shù)據(jù)并打印出來。

3.系統(tǒng)的技術(shù)重點及處理措施

3.1 參數(shù)的精度測量要求高

航空產(chǎn)品與普通的民用產(chǎn)品的工作頻率是不同的，航空的交流電源的頻率相對于民用要高8倍。同時，根據(jù)控制保護(hù)器的測試規(guī)范來看，頻率的參數(shù)誤差要控制在1%之內(nèi)。測試系統(tǒng)一般用的多功能數(shù)據(jù)都是采集卡對電壓參數(shù)的數(shù)據(jù)獲取的頻率值。

3.2 定時器的要求

供電系統(tǒng)應(yīng)該具有特殊的4種狀態(tài)，這種測試系統(tǒng)應(yīng)該測試航空電源的保護(hù)器在這4種狀態(tài)下進(jìn)行控制。控制保護(hù)器延時動作的保護(hù)時間應(yīng)該控制在100ms之內(nèi)，同時根據(jù)測試的要求來看，動作時間的誤差也不能超過百分之一。使用VC++所反映的多媒體定時裝置是沒有滿足標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)的，它的精度只能在1ms。通過相關(guān)的研究能夠表明，在計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，涵蓋高精度運(yùn)行的計數(shù)能夠獲得高精度定時時間，它的精準(zhǔn)程度與CPU的頻率有很大的關(guān)系。所以在軟件應(yīng)用中，為了能夠使用高性能的計數(shù)器來獲取高精度的數(shù)值，我們常常使用高頻率的CPU。

結(jié)語

通過以上的研究分析，對測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計內(nèi)容上充分考慮到了測量過程的安全穩(wěn)定性能，也考慮了實用方面的性能；在軟件設(shè)計方面也充分挖掘了Visual C++的優(yōu)勢，同時也設(shè)計了可視化的操作平臺，這樣工作開展起來可以簡化操作，也完全實現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理的方法。這種系統(tǒng)方法的使用經(jīng)過反復(fù)的實驗，其可靠性已經(jīng)得到證實，各項指標(biāo)符合相關(guān)技術(shù)國家標(biāo)準(zhǔn)，使航空電源的產(chǎn)品質(zhì)量能夠得到提高，也為航空產(chǎn)業(yè)其他產(chǎn)品的測試提供了一個更好的方法。

參考文獻(xiàn)

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