專利檢索下的某發參采集器地面轉速信號跳變故障分析

姜露 喬振磊 張新珂

（石家莊海山實業發展總公司，河北石家莊 050208）

專利檢索下的某發參采集器地面轉速信號跳變故障分析

姜露 喬振磊 張新珂

（石家莊海山實業發展總公司，河北石家莊 050208）

針對某型發參采集器地面轉速信號跳變故障，給出了故障分析和定位方法，并進行了深入的原因分析。

發參采集器；跳變；頻率量；專利檢索

發參采集器是用于監測飛機發動機工作情況和對故障情況進行實時判別并作出故障報警的機載產品。它主要用于采集來自飛機傳感器、發動機傳感器、自動調節器與發動機相關的參數及故障信息，經處理后將信息送到NAMP，再由NAMP將這些信息送到飛機的各有關設備，同時還將這些信息送到黑匣子記錄，以便事后分析發動機的工作和故障情況。

在專利檢索基礎上進行技術創新，使得某發參采集器除實現以上功能外，同時提供一路28V·15s的控制信號，控制發動機自動調節器進行自檢測，自動調機器自檢測通過后方可以進行發動機的起動操作。而發參采集器本身發出28V·15s控制信號還必須滿足一定的條件，其一就是N2轉速信號不能大于10%，正是由于此條件的約束，導致當地面N2轉速信號跳動至10%以上時，發參采集器無法發出28V·15s控制信號，從而地面無法進行發動機的起動操作。

1 故障描述

某型發參采集器地面N2轉速信號跳變致地面無法進行發動機起動操作。該故障在飛機地面通電試驗時出現，發生頻率較高，但二線測試不再現。通過機上用頻譜儀檢測，排除了機上線路干擾，并確定為發參采集器的連續量采集模塊故障，下面進行進一步的分析定位。

2 故障分析及定位

2.1 故障分析

由于通過現有測試方法無法在二線再現故障及機上測試的不便，故將故障定位到元件，首先需要研究二線再現故障的方法。

發參采集器采集的N2信號來自發動機上的某型轉速傳感器，該傳感器為感應式，由永磁鐵芯、線圈和感應輪組成，通過感應輪與鐵芯相對位置的不斷變化在線圈上產生近似正弦的交流感應電壓信號，直接接入N2信號輸入端的就是轉速傳感器的線圈。在發動機未工作時，該線圈上是沒有交流信號輸出的，相當于在N2信號輸入端的是一個電感。于是在內場使用電感將N2信號輸入端連接，模擬機上N2信號輸入端無輸入信號的情況。通過試驗發現該方法確實使發參采集器采集的N2信號由0發生了跳變。經過進一步模擬試驗，發現只要使用電感觸發發參采集器N2信號的采集輸入端，都會使發參采集器采集的N2信號由0發生一次跳變。

圖1 頻率量采集電路

2.2 故障定位

為了證明該現象與機上故障現象本質是一致的，我們更換了無故障發參采集器的連續量模塊進行試驗，結果發參采集器采集到的N2信號始終為0，未發生任何跳變；經過多臺反復驗證，可以確定我們模擬出的現象與機上的故障現象是由相同的原因導致的，并初步將故障定位在發參采集器連續量采集模塊中N2信號采集通道硬件電路上。

經過分析，我們確定了發參采集器N2信號采集通道上的幾個測試點，如圖1所示，包括N2信號輸入端（N2+與N2-之間）、N15輸入端（2、3腳之間）與輸出端（6腳）、D7輸入端（3腳）與輸出端（4腳）。以下將采用故障件與對比件對比測試的方法定位故障，兩個機件的測試均在N2信號輸入端懸空的條件下進行。

在測試過程中發現，當電壓表表筆接觸故障件的N2信號輸入端至N15輸出端之間測試點時，發參采集器采集到的N2信號有時會發生跳變，而對比件正常，這表明干擾是在N2信號輸入端至N15輸出端之間被引入的；且當N15輸入端有-100mV左右的直流輸入信號時，故障件N15輸出與對比件不同，故障件為-0.2V～-0.4V，而對比件為-13.15V，根據以上情況，可以將故障定位在N15上，更換N15后故障現象消失，故障排除。

3 原因分析

如圖1電路，正弦頻率信號自N2+和N2-兩端輸入采集通道，經C40濾波，V9、V12限幅二極管電平變換后變為幅度恒定近似梯形的波形，該梯形波經N15放大后幅度變大，波形不變。被放大后的梯形波輸出至D7（六輸入非門）整形，整形后的波形為與輸入信號頻率相同的矩形波。該矩形波經過D6（計時/計數器）進行頻率計數，最后被傳送到數據總線上。當運放輸入端有-100mV左右的直流輸入信號時，因為運放的放大倍數很大，所以運放輸出下限電壓-13V,處于飽和狀態，二極管V3導通，使D7的3腳有的-0.6V電壓，從而使該非門通道輸出高電平。我們通過電感加在N2信號輸入端的觸發信號是瞬間的，雖然干擾疊加到了運放輸入端，但因為運放已經處于飽和狀態，輸出信號已經達到其下限電壓，故不會再發生浮動，相當于干擾信號被抑制。而故障件的運放在輸入端有-100mV左右的直流輸入信號時，輸出端輸出的信號為-0.2V～-0.4V，運放處于非飽和狀態，故當輸入端有一個瞬間的干擾進入時，運放會對其進行放大，從而導致N2信號發生波動。

該故障所定位的故障元器件運算放大器本身并未完全失效，在有頻率信號輸入時，運算放大器可以對其進行正常放大，使產品輸出精度等均符合要求；但在無頻率信號輸入的情況下，干擾信號也同樣被放大，導致發動機未起動情況下，高壓轉子轉速信號N2存在跳變。

N15元器件部分功能失效表明其內部集成電路局部有損壞情況，分析造成N15內部集成電路局部損壞的原因有以下幾點：

（1）機上較大的電流波動，導致元器件局部損壞。

（2）成品制造過程中元器件篩查及成品檢測未做到位。

［1］閻石.數字電子技術基礎［M］.北京：高等教育出版社，1998.

［2］胡朝江，等.飛機飛參系統及應用［M］.北京：國防工業出版社，2012.

Analysis on Malfunction about Ground Speed Signal Jump of a Collector Based on Patent Retrieval

Jiang LuQiao Zhenlei Zhang Xinke
(Shijiazhuang Haishan Industrial Development Corporation,Shijiazhuang Hebei 050208)

In this paper,a fault analysis and location method is presented for the ground fault of a certain type of col?lector,and the reasons are analyzed.

hair collector;jump;frequency;patent retrieval

V267

A

1003-5168（2016）11-0077-02

2016-10-30

姜露（1983-），女，碩士，助理工程師，研究方向：通信控制。