FGZ-1F型振動放大器修理技術研究

郭博

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

關鍵詞：選頻;放大;線性檢波;振動放大器

FGZ-1F型振動放大器在內外場修理和調試中經常出現指示器指針擺動、跳動、誤差大、信號燈熄滅時間不對等故障。本文通過對FGZ-1F型振動放大器工作原理的剖析，并結合長期以來在修理過程中總結的經驗和教訓，摸索出FGZ1F型振動放大器常見故障及其排除方法，供修理該型振動放大器時參考。

1 FGZ-1F型振動放大器工作原理

FGZ-1F型振動放大器由兩個對稱電路組成，它們由同一個電源供電。每個電路分別由選頻放大、電壓放大、線性檢波、比較電路、開關電路、警告信號燈等單元組成，如圖1所示。兩個獨立的電路通過電纜與相應的振動傳感器、指示器及警告信號燈相連接，組成各自獨立的振動測量指示及發動機過載警告信號燈電路，每臺放大器可同時測量并監視兩臺發動機的過載振動值。

1.1 選頻放大器

1）組成結構

選頻放大器主要由運算放大器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，因此重點分析RC雙T電橋。

雙T電橋原理圖如圖3所示，它具有兩個重要特性，一是電橋的諧振工作頻率f，電橋的元件參數一經選定，則電橋的諧振工作頻率f也就確定;二是傳輸系數pT=Vo/ Vs（Vs為輸入電壓，Vo為輸出電壓），傳輸系數pT隨著輸入信號頻率的改變而變化，有下列三種情況。

a.當輸入信號的頻率f>>fo時，Cl、C2、R3的容抗很小（接近短路），輸入信號通過Cl、C2、C3傳輸到輸出端，在空載時β_T=Vo/Vs≈l。

b.當輸入信號的頻率f

c.當輸入信號的頻率f=fo時，由Cl、R3、C2支路傳輸到輸出端的信號Vo與由Rl、C3、R2支路傳輸到輸出端的信號Vo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

利用振動傳感器感受發動機的電信號，經運算放大器Nl放大后的信號分成兩路，一路經R8流入N3繼續放大，另一路流經Nl的負反饋網絡。此負反饋網絡由雙T電橋和運算放大器N2組成。如前所述，雙T電橋對于頻率為fo的信號，其傳輸系數pT～0，即雙T電橋輸出端當f=fo時，無反饋信號反饋到Nl的輸入端，此時Nl有最大的信號輸出，流經R8的信號為最大。當f≠fo的信號時，均出現負反饋信號，偏離選頻工作頻率點愈大，則負反饋就越深，即傳輸系數β_T越大。綜上所述，當f= fo時，放大器的信號可以得到充分放大，而f≠fo時，放大器的信號均較小，達到選頻的目的，放大器的輸出頻率特性曲線如圖5所示。

1.2 電壓放大

運算放大器N3和電阻R7、R8、R9組成比例放大電路，經電阻R8的選頻信號，由該比例放大器放大后，分成兩路，一路經電容C3耦合到線性檢波變為直流，輸送到ZZG-1型振動指示器。另一路經電容C2耦合到比較器進行比較。

1.3 線性檢波器

典型線性檢波電路由運算放大器N4和二極管V2、V3及電阻Rl0、Rll、R12組成，其主要特點是克服二極管整流時存在的小信號“死區”或非線性失真。運用線性檢波器，即是在小信號（信號小于lg）時也能夠真實地反映發動機的振動g值。

由線性檢波器輸出的信號經電位計R17分壓后，直接輸至振動指示器，指示出發動機的振動負荷值。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，進而達到保護振動指示器的目的。

1.4 比較電路與開關電路

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

集成運放N5比較器翻轉“門檻”電壓Vo由電阻R15和電阻R13分壓電源電壓取得。當沒有選頻信號或選頻信號較小時，N5比較器由電阻R16和R13分壓值控制，輸出負電壓，負電壓對開關電路不起作用，繼電器Kl不動作，因此警告燈也不亮。

當選頻信號放大時（發動機振動強度較大），經電容C2耦合，通過電位計R21分壓后加到二極管Vl上整流，在經過電容C4濾波后加到集成運放的輸入端，與“門檻”電壓Vo進行比較。當信號大于Vo時，比較器立即翻轉，輸出變成正電壓，此電壓經過電阻R19加到開關電路晶體管V4的基極上。當信號足夠強時，晶體管V4被接通，繼電器Kl立即動作，警告信號燈被點亮，顯示發動機的振動強度已達到一定值。

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間輸入假信號（或干擾信號）發亮而干擾空勤機械師和飛行人員的工作和情緒。

1.5 內部檢查裝置電路

內部檢查裝置電路的功能是檢查整個測振監視系統的工作是否處于良好狀態。電路由檢查按鈕（裝在飛機的儀表板上）、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。

當按下按鈕時，插座1XS3的“3”“4”兩點接通，變壓器Tl次級輸出的15V400Hz交流電壓經二極管V5半波整流，并經電容C8濾波后，加至繼電器3K1、3K2的線圈，使之吸合，繼電器的觸點“3”“5”接通。于是15V交流電壓加到選頻放大器，經電壓放大、線性檢波，由振動指示器指示出振動加速度在4—7g范圍內，與此同時，警告信號燈應亮起。在上述情況下，說明整個系統的工作是正常的。

1.6 外部檢查電路

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

插座1XS4（標有“檢I”和“檢Ⅱ”的兩個插座）安裝在振動放大器的面板上，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。當轉換開關放在“Ⅱ”位置時，插針“1”與放大器的輸入端相連，此時振動放大器檢查儀可以將標準信號輸給振動放大器，以便檢查和調整振動放大器的輸出信號誤差。

1.7 電源

振動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，經二極管3V1-3V4整流，并經電容3C3-3C4濾波，再經過3N1、3N2穩壓，形成正負12V的直流電壓，作為兩個通道運算放大器及開關電路的電源。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部檢查裝置電路中的繼電器電源和內部檢查裝置的振動模擬信號。

2 故障分析和研究

2.1 常見故障

內外場及用戶反映的振動放大器故障現象，以及近幾年統計的故障率見表1。

2.2 故障分析

1）警告燈延時時間過長

此故障主要原因是電阻R18與電容C6組成的延遲電路，應重點檢查電阻R18與電容C6，以及開關電路中繼電器Kl。

2）放大器誤差大

此故障主要原因是運算放大器N3和電阻R7、R8、R9組成的比例放大電路，應重點檢查運算放大器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，應重點檢查電容Cl、C2、C3和運算放大器Nl、N2。

4）指示器無緩沖現象

此故障主要原因是電容C5，電容C5可以起緩沖作用，應重點檢查電容C5。

5）指示器指示極大

此故障主要原因是運算放大器，應重點檢查運算放大器N2、N3和電容C2。

6）指示器不指示

此故障主要原因是運算放大器，應重點檢查運算放大器Nl、N2，電阻R21、R19，電容C2、C4，其中任一元件損壞均會造成指示器不指示現象。

7）指示器指零位或指示極小

此故障主要原因是運算放大器，應重點檢查運算放大器Nl、N2、N3，電阻Rl0、Rll、R14、R15、R17，電容C2、C3、C4，其中任一個元件損壞均會造成指示器指示零位或極小。

3 結束語

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

由于運算放大器本身存在零點偏移，造成振動放大器在無信號輸入時，也會有微弱信號輸出，進而造成指示器指示偏移零位，最后導致指示器機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，需要技術人員不斷提高自身的技術水平，早日找到解決問題的方法。

參考文獻

[1]王成豪.航空儀表[M].北京：科學出版社，1992.

[2]某型飛機儀表設備技術培訓講義[Z].西安飛機工業公司，1992。

[3] FGZ-1C振動放大器機載設備維護手冊[Z].蘇州儀表廠，1987.