淺談航空設(shè)備端口信號(hào)測(cè)試技術(shù)研究

侯韜

摘 要：本文主要分析了航空設(shè)備端口信號(hào)的測(cè)試技術(shù)，通過對(duì)航空設(shè)備端口信號(hào)測(cè)試的實(shí)際工作進(jìn)行分析，結(jié)合相關(guān)資料，對(duì)航空設(shè)備端口信號(hào)測(cè)試技術(shù)的步驟、方法以及要點(diǎn)進(jìn)行了論述。其中分別從大電流、高電壓、模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)等測(cè)試方法入手，對(duì)其進(jìn)行研究。希望通過本文的研究能夠促進(jìn)我國(guó)航空設(shè)備端口信號(hào)測(cè)試技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，從而更好地服務(wù)于我國(guó)的航空事業(yè)。

關(guān)鍵詞：航空設(shè)備；端口信號(hào)；測(cè)試技術(shù)

隨著我國(guó)航空事業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)航空設(shè)備的要求也越來越高。目前，我國(guó)很多的航空設(shè)備都是從國(guó)外進(jìn)口的，隨著航空設(shè)備使用時(shí)間的增加，一些航空設(shè)備出現(xiàn)了一些故障。對(duì)于航空設(shè)備的維修來說，光依靠國(guó)外的技術(shù)是不夠的，需要加強(qiáng)我國(guó)的自主創(chuàng)新。航空設(shè)備端口信號(hào)測(cè)試技術(shù)作為航空設(shè)備應(yīng)用維修技術(shù)中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其自主創(chuàng)新的主要性毋庸贅言。

一、航空設(shè)備端口信號(hào)測(cè)試原理

航空設(shè)備端口信號(hào)測(cè)試技術(shù)較為復(fù)雜，通過對(duì)相關(guān)資料的分析與研究，筆者認(rèn)為，可以從航空設(shè)備的連接結(jié)構(gòu)圖入手，來對(duì)航空設(shè)備的端口信號(hào)測(cè)試技術(shù)進(jìn)行分析研究。（參見圖1）

圖1 設(shè)備的正常連接結(jié)構(gòu)圖

從圖1能夠看出，航空設(shè)備1和航空設(shè)備2由于工作參數(shù)未知，所以將其簡(jiǎn)單的等同于兩個(gè)黑箱，設(shè)備1和設(shè)備2之間通過電纜進(jìn)行信號(hào)傳輸。在整個(gè)航空設(shè)備結(jié)構(gòu)圖中，航空設(shè)備的端口信號(hào)傳輸是通過電纜進(jìn)行傳輸?shù)模彝粋鬏旊娎|中待測(cè)信號(hào)的傳輸方式為——多路雙向傳輸。

為了對(duì)航空設(shè)備端口信號(hào)的輸入及輸出進(jìn)行測(cè)試，在圖1——航空設(shè)備正常結(jié)構(gòu)圖的基礎(chǔ)之上，在其設(shè)備1與設(shè)備2 之間的連接處，加入三通作為測(cè)試信號(hào)的引出點(diǎn)。（參見圖2）

圖2 航空設(shè)備接入三通時(shí)的連接結(jié)構(gòu)圖

如圖2所示，該航空設(shè)備端口結(jié)構(gòu)圖通過在端口設(shè)備的連接處接入三通，形成了一個(gè)附加電路。而附加電路的端口1*和端口2*是一套與正常結(jié)構(gòu)的端口1、2完全一致的電纜接口。端口1*和端口2*的兩端分別與端口設(shè)備1與傳輸電纜相連接。通過上文的敘述，我們可以了解：端口設(shè)備1與端口設(shè)備2，其待測(cè)信號(hào)的傳輸方式為多路雙向傳輸。而圖2所示的航空設(shè)備連接圖，其端口信號(hào)的傳輸方式在圖1所示傳輸方式的基礎(chǔ)上增加了多路信號(hào)測(cè)試板。因此，整個(gè)航空設(shè)備端口待測(cè)信號(hào)的傳輸方式就變?yōu)椋盒盘?hào)既可以通過電纜進(jìn)行多路雙向傳輸，又可以經(jīng)過多路信號(hào)測(cè)試板進(jìn)行傳輸。而且多路信號(hào)測(cè)試板還可以對(duì)待測(cè)信號(hào)的類型和流向進(jìn)行判斷及測(cè)試。

二、航空設(shè)備端口信號(hào)測(cè)試步驟及類型

航空設(shè)備端口信號(hào)的測(cè)試屬于一項(xiàng)較為復(fù)雜的技術(shù)，主要目的在于測(cè)試端口設(shè)備之間信號(hào)的通斷情況。因此，對(duì)航空設(shè)備的端口信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，首先要做的就是對(duì)端口設(shè)備之間連接電纜的通斷關(guān)系進(jìn)行測(cè)試，即找出如圖1、2所示的設(shè)備1與設(shè)備2之間對(duì)應(yīng)的信號(hào)分配關(guān)系。

在找出設(shè)備1、2之間信號(hào)分配關(guān)系的基礎(chǔ)上，對(duì)兩個(gè)端口設(shè)備分別進(jìn)行靜態(tài)測(cè)試。測(cè)試的目的不僅在于找出其對(duì)地電阻值等參數(shù)，而且要找出其端口設(shè)備的系統(tǒng)接地線。對(duì)端口設(shè)備系統(tǒng)接地線的測(cè)試，首先要找出一條已知的系統(tǒng)接地線，然后利用萬用表對(duì)所有線路的對(duì)地電阻進(jìn)行測(cè)試。

在測(cè)試完航空設(shè)備電纜通斷以及系統(tǒng)接地電阻之后，在整個(gè)端口連接系統(tǒng)中加入附加測(cè)試電路。然后在附加測(cè)試電路上安裝跳線端子，從而對(duì)每路電纜信號(hào)的幅值進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試過程中，利用多路示波器以及邏輯分析儀對(duì)各個(gè)測(cè)試電路的信號(hào)波形進(jìn)行觀測(cè)。

完成以上步驟之后，針對(duì)多路示波器以及邏輯分析儀觀測(cè)出的端口設(shè)備信號(hào)類型，對(duì)其進(jìn)行信號(hào)流向的測(cè)試。具體測(cè)試方式為：從附加測(cè)試電路上拔下跳線，然后通過對(duì)多路信號(hào)測(cè)試板上發(fā)光二極管的狀態(tài)進(jìn)行判斷，從而確定測(cè)試電路中端口信號(hào)的流向。

（一）大電流、高電壓測(cè)試

在進(jìn)行航空設(shè)備端口信號(hào)大電流、高電壓測(cè)試之前，首先要確定傳輸電纜中的信號(hào)是否為大電流、高電壓信號(hào)。具體測(cè)試方法為：對(duì)圖2所示的航空設(shè)備端口結(jié)構(gòu)圖接口1以及接口2，插針、插孔的大小進(jìn)行判斷，通常來說，航空設(shè)備工作所需的電源信號(hào)通常都為大電流、高電壓信號(hào)。如圖3所示，在對(duì)此類大電流、高電壓信號(hào)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，首先要斷開跳線T，然后在a、b點(diǎn)之間接入一個(gè)小電阻R。

圖3 大電流、高電壓信號(hào)測(cè)試原理圖

在測(cè)試的過程中，小電阻R取較小的值（如0.1Ω）。當(dāng)整個(gè)航空設(shè)備端口運(yùn)行時(shí)，可以對(duì)小電阻R兩端的壓強(qiáng)V進(jìn)行測(cè)量。（參見公式1）

公式1 I=V /R

公式1中的I為電路中通過的電流值，由于整個(gè)系統(tǒng)中，小電阻R與小電阻R*為串連狀態(tài)，因此通過公式計(jì)算，能夠同時(shí)得到R*的通過電流值。最后，重新連接跳線T，通過對(duì)a點(diǎn)或b點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，能夠得出航空設(shè)備端口信號(hào)的電壓值。

（二）數(shù)字信號(hào)測(cè)試

通過上文的分析，我們得知：端口設(shè)備1和設(shè)備2之間信號(hào)傳輸?shù)姆绞綖槎嗦沸盘?hào)傳輸。因此，利用萬用表對(duì)其進(jìn)行逐路測(cè)試，則整個(gè)過程較為繁瑣。通常，當(dāng)航空設(shè)備較為復(fù)雜、端口較多時(shí)，對(duì)其信號(hào)的測(cè)試可以采用邏輯分析儀，這樣能夠減少測(cè)試工作量，簡(jiǎn)化測(cè)試步驟。

采用邏輯分析儀進(jìn)行端口設(shè)備信號(hào)測(cè)試，需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行外接電平轉(zhuǎn)換電路。（參見圖4）圖4中Rx和Ry分別由數(shù)字量的幅度以及邏輯分析儀的參數(shù)決定。

圖4 外接電平轉(zhuǎn)換電路及邏輯分析儀結(jié)構(gòu)圖

（三）模擬信號(hào)及其他常見信號(hào)測(cè)試

在航空設(shè)備工作過程中，其端口還會(huì)產(chǎn)生模擬信號(hào)及其他常見信號(hào)，如矩形波、三角波、正弦波信號(hào)。對(duì)這些常見信號(hào)的測(cè)試，主要通過示波器進(jìn)行，示波器的選擇要與待測(cè)信號(hào)相符。通過示波器對(duì)航空設(shè)備端口信號(hào)進(jìn)行跟蹤測(cè)量，從而確定一些常見信號(hào)的幅度、頻率以及占空比等參數(shù)。（參見圖5）

圖5 接入示波器時(shí)框圖

（四）航空設(shè)備端口信號(hào)流向測(cè)試

對(duì)于航空設(shè)備端口信號(hào)的流向測(cè)試，主要是通過多路信號(hào)測(cè)試板進(jìn)行的。（參見圖6）航空設(shè)備系統(tǒng)在工作時(shí)，其信號(hào)的流向?yàn)殡p向的導(dǎo)通流向。對(duì)端口設(shè)備信號(hào)流向的測(cè)試首先是要選取合適的測(cè)試點(diǎn)，然后進(jìn)行流向方式的測(cè)試。

圖6 端口設(shè)備信號(hào)流向測(cè)試

圖6中，T為跳線端子、D1、D2為整流二極管、R-S1、R-S2為基本RS觸發(fā)器、A1、A2為運(yùn)算放大器、L1、L2、L*1、L*2為發(fā)光二極管、R1、R2、R*1、

R*2為限流電阻。

當(dāng)航空設(shè)備處于正常工作狀態(tài)時(shí)，將跳線端子T插上，可以從跳線端子T處測(cè)試出端口信號(hào)的類型和幅值。如果航空設(shè)備端口信號(hào)的傳輸流向?yàn)樽宰笙蛴覀鬏敚敲炊O管D1處必然出現(xiàn)0.3 V的壓降。與此同時(shí)，運(yùn)算放大器A1處的同向及反向輸入端必然會(huì)出現(xiàn)0.3 V的電壓差。

由于運(yùn)算放大器A1在非線性區(qū)運(yùn)行，因此當(dāng)端口信號(hào)通過限流電阻R*1時(shí)，發(fā)光二極管L*1會(huì)變亮。與此同時(shí)，當(dāng)端口信號(hào)是持續(xù)的27 V信號(hào)時(shí)，發(fā)光二極管L*1和L1會(huì)持續(xù)變亮，對(duì)于運(yùn)算放大器A2來說，其同向及反向輸入端必然會(huì)出現(xiàn)0.3 V的電壓差。

除此之外，當(dāng)端口信號(hào)27 V的數(shù)字量信號(hào)從右向左傳輸時(shí)，與上文分析相同，發(fā)光二極管L2與L*2都會(huì)持續(xù)變亮，相反，發(fā)光二極管L*1和L1都不會(huì)變亮。

結(jié)束語：

本文主要對(duì)航空設(shè)備端口信號(hào)的測(cè)試技術(shù)進(jìn)行了研究。近年來，國(guó)內(nèi)一些新型的進(jìn)口飛機(jī)，其一類航空設(shè)備的信號(hào)測(cè)試，使用的就是本文所述的測(cè)試方法，經(jīng)實(shí)踐證明，以上所說的測(cè)試方法，能夠快速準(zhǔn)確地完成端口信號(hào)的測(cè)試任務(wù)。目前，我國(guó)航空設(shè)備國(guó)產(chǎn)化研制中所依據(jù)的測(cè)試信號(hào)，很大一部分是由以上測(cè)試方法獲得的。這也從另一方面證明了上述航空設(shè)備端口信號(hào)測(cè)試技術(shù)的正確性。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖偉.設(shè)備可靠性與維修決策關(guān)系研究[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2004（23）.

[2]張向榮.電子系統(tǒng)維修性、測(cè)試性分析與設(shè)計(jì)方法討論[J].航天控制，2004（22）.

[3]張可勤.如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)口設(shè)備備件的國(guó)產(chǎn)化[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2000（10）.