基于時域反射法的航空導線絕緣故障檢測與分析

陳彥

摘要：進行航空導線的絕緣故障監測，如果是小范圍的絕緣故障檢測，可通過分析反射系數的變化規律得到結論。但是隨著絕緣損壞量的增加，在故障檢測中階躍波優于脈沖波;短路故障監測工作中，隨著反射系數的變化率加快;于時域反射法（TDR）建立了TDR波形，仿真絕緣層沿徑向發生變化時其特征阻抗，反映故障的特征，一定程度上利用從TDR波形上辨別出來絕緣故障。入射波上升時間增長，反射脈沖變寬，幅值降低，對于相同的絕緣損壞量，絕緣層薄的導線反射系數大，易檢測出來;波入射上升時間越短，但反射脈沖變窄，要求高采樣頻率。

關鍵詞：時域反射法;航空導線;絕緣故障檢測

建立在反射系數變化規律基礎上的航空導彈絕緣故障數據模型，是采用仿真模型建立的方式，對于適應反射法的航空導線故障進行相應的分析和檢測，采用模型法對TDR波形的影響以及絕緣損壞量的增加反射系數的變化率等進行計算。根據故障檢測中間躍波以及脈沖波等進行導線反射系數的分析，得出絕緣損壞量，以及特征阻抗值等。發現短路故障時，如果發生了阻抗降低到一定程度，小范圍的絕緣故障將經過射波上升。波形的反應，將故障特征，例如反射脈沖變窄，高采樣頻率增長，射波脈沖電寬等等加以顯現。

時域反射法概述

在民航機務維修中，時域反射法進行科學方法的運用，規避嚴重的后果，同時防止信號失誤造成的不穩定運行情況，在一定程度上保障飛機導向，將飛機的各個部件運用仿真模型的方法，提高絕緣故障劍修率，進行動力電源數據的處置，并且做好控制信號的調整，保持飛機的持續適航性和安全性。使用反射法建立的航空導線，真實地反映出絕緣故障的情況，獲得飛機航電電氣操縱等系數，對于故障進行檢測，對于飛機導向故障來說，保障飛機各部件，防止信號不夠帶來的系統不正常的情況發生。一旦發生飛機導線故障，進行準確判斷的方式可以采用相應的方法，診斷路導致飛機操控系統不正常、指示儀表不穩定等的故障。

航空導線故障檢測

飛機導線的故障包括了斷路故障和短路故障，采用的方法如雙端法和短端法。在故障定位準確性上，防止導線兩端出現系統阻抗影響，將飛機結構限制加以去除。例如在單段法上測距一般較為迅速和便捷。診斷和定位，通過數字化運技術運用速度非常快，例如時域反射法進行故障的測距，不需要對導線的截幾何特征，如截面積導線長度等進行預支，而是采用安裝于各金屬構架之間的乘數限制，將導線兩端進行測試，這一方法針對飛機導線的連續故障和局部故障能夠運用高斯包絡信號作為參考信號。在信號的視頻相關運算中，針對航空導向絕緣故障，確定故障的位置和類型，分析導線絕緣層，對于反射系數之間的關系，導線的特征阻抗，導線特征阻抗變化以及入射波上升時間等能夠給出導線故障定位，研究出導線的硬性故障。鑒于此，利用低壓脈沖信號反射和傳輸原理，在自相關算法中得到了小波包去噪的故障點反射信號的準確定位。低壓脈沖反射法，采用外力對導線的特征阻抗改變進行測試，建立在時域反射原理之上，進行故障檢測。故障檢測過程中向待測導線的一端發射脈沖，形成了參考信號和反射信號之間的時間間隔，以此作為導線幾何特征變化的測量依據，使得導線參考信號能夠通過計算得到相應的測試端的距離。根據飛機導線傳輸線原理，在電阻電導電容電感等相互連接的狀態下，利用導線故障交界面處電壓連續條件，得到了入射波電壓和反射波電壓之間的比值。例如在公式中，導線故障點的復雜阻抗，特征阻抗和電壓的角頻率等：

通過公式得到計算得出了反射信號與參考信號同方向的脈沖值。在進行故障點導線側端指的距離以及參考信號，在分析導線中的傳播速度等計算的時候，運用故障點距導線測試端的距離計算公式，可以得到相應的反射信號和參考信函之間的時間間隔。

反射信號去噪處理

小波包去噪的關鍵的是如何選取閾值，直接關系到信號去噪的質量。用于現場飛機導線故障診斷，在不同頻帶反應信號進行處理的過程中，經過高頻部分的進一步分解，直接進行信號去噪質量的取值，確定高頻部分的闞值，時容易發生空間電磁干擾，在得到相應的重構的方法，運用在自適應算法選擇的過程中，行自適應闞值選擇算法，采用不同的算法確定閾值。采用基于估計原理的自適應閾值選擇算法，對于信號平臺進行多層次劃分，計算高頻部分反射脈沖的故障定位誤差和起始點等，適合對低壓脈沖反射信號進行噪聲抑制，確定高頻部分的閾值的浮動閾值產生了高壓設備中的高頻振蕩，部分這是不可避免的電子干擾，利用小波分析延伸出來的信號進行小波包算法，來選擇算法來確定低頻部分的閾值。對于低頻部分相應的去噪效果，采用基于信號能量原理擁有較好的特點，將由于小波包分解系估計值最小化，對應給定閾值，數在不同頻帶反映信號的不同特征，小波包去噪關鍵是的不同特征下，采用估計原理，進才例如能量原理浮動砍，只選擇算法就能確定出低頻部分的闞值。

自相關算法故障測試

在導線故障定位中，經過小波包去噪處理之后，飛機導線故障定位的中心思想就是可以運用信號的自相關函數確定自相關算法，根據公式確定故障反射信號與 參考信號的時間間隔。保持了相應的突變特性。進行觀察后，利用參考信號和反射信號之間的實現間隔，確定延時的時間。

實驗驗證與分析

采用的實驗裝置為飛機導向故障診斷系統，包含了任意波段發生器故障，導線發射方波以及工控機等。采用工控機作為控制核心，配置以windowsXP操作系統和茶草，運用任意波形發射器向故障導線的一端發射方波低壓脈沖，采用VC編制數據，調用小波包分析和自相關函數，采用總線結構進行信號的傳輸和處理，整個系統在主程序的組織管理下，控制了硬件電路，驗證出故障診斷與定位方法的有效性，完成了反射信號采集參考信號發射數字信號處理故障類型診斷和位置計算等工作。

進行導線故障診斷，要采用小波包算法進行去噪處理，分別對斷路故障和短路故障進行反射信號的分析。根據實驗結果看到了低壓脈沖反射法中得到的原始波形，采用小波包算法，根據故障診斷理論，進行原始波形圖的論證，運用作的坐標系橫軸為采樣點數，豎軸為信號的振幅。

采用自相關算法得到飛機導線的短路故障點，對于斷路故障點的定位誤差進行分析。根據分析對比發現，經過小波包去噪處理之后，可以計算自相關函數所提供的函數，確定了參考信號和反射信號的時間間隔。

結語

機務維修中要根據相應的參數，提高故障定位的準確度，采用自種方法定位結果是較為準確的。結語，飛機導線短路故障和斷路故障，經過定位和診斷之后，根據低壓脈沖反射原理，利用小波包算法抑制了測距系統，將電磁信號的干擾加以去除，對反射信號進行多層分解和噪聲抑制之后，得到故障點的反射信號。此原理是低壓脈沖反射原理中重要的核心可以向導線測試的發射低壓脈沖參考信號，通過自相關線算法，獲得反射信號的時間間隔，準確確定故障點距導線測試端的距離，這種方法為民航機務維修提供重要的技術支持，而且計算起來較為簡單，同時也易于操作。

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