航空電纜高壓絕緣電阻通用測試系統

文/李珊珊（國營蕪湖機械廠）

航空電纜是關聯電氣、操縱、儀表等各飛機子系統，為其提供動力電源、傳遞控制信號和輸送數據信息的神經網絡，具有至關重要的作用[1-2]。為符合輕便要求，航空電纜一般直徑較小且絕緣層較薄，在高溫、輻射、振動等復雜工作環境下，絕緣層極易老化產生細小裂紋甚至損壞；同時，受飛機結構特點制約，航空電纜集中分布于機身機壁狹小空間內，布線彎曲且成束捆扎，電纜與固定框架在強振動的飛行工況下相互摩擦極易損壞電纜絕緣層[3]，由此造成的航空電纜絕緣故障嚴重影響飛機的飛行安全甚至引發災難性后果。因此，需要通過對航空電纜絕緣特性進行有效檢測，確保每一芯電纜都沒有故障，才能保證飛機及各子系統的安全可靠[4-6]。

檢測電纜絕緣缺陷的方法一般有目檢法、擊穿法、電阻法等[7]，其中高壓絕緣電阻測試是檢查航空電纜絕緣特性簡單有效的方法之一。目前，航空電纜絕緣電阻測試多采用專用設備，需要根據電纜型號研制測試裝置和測試方法，通用性較差；且未考慮增加測試電纜型號的情況，擴展性受限。

針對以上問題，本文設計開發了一種航空電纜高壓絕緣電阻通用測試方法及系統，根據動態加載的電纜信息數據庫和UUT 信息數據庫，采用通用化處理流程，可實現不同航空電纜的高壓絕緣電阻檢測。

一、系統工作原理

系統采用電壓電流法，基于成熟貨架產品絕緣電阻測試儀和自主研制的高壓矩陣模塊，自動獲取被測電纜各線芯之間和線芯與地之間的絕緣電阻值。系統硬件組成如圖1 所示，包括測試控制計算機、絕緣電阻測試儀、數字多用表、高壓程控矩陣開關、通用測試接口和被測電纜。

圖1 系統硬件組成框圖

測控計算機通過RS232 總線與絕緣電阻測試儀和高壓程控矩陣開關相連，測控計算機通過USB 總線與數字多用表相連，絕緣電阻測試儀的兩個測試端和數字多用表的4 個測試端與高壓程控矩陣開關相連，高壓矩陣開關通過通用測試接口與被測電纜相連，輸出和采集信號。

測試控制計算機主要為軟件系統提供運行環境，為用戶提供可視化操作界面，存儲測試、編輯數據庫和測試結果文件，通過RS232 控制高壓程控矩陣開關、絕緣電阻測試儀和回讀測試數據，通過USB 控制數字多用表和回讀測試數據；絕緣電阻測試儀采用HIOKI-ST5520 絕緣電阻測試儀，通過2 根電纜與高壓程控矩陣開關相連；數字多用表采用Agilent34461A數字萬用表，通過4 根電纜與高壓程控矩陣開關相連；高壓程控矩陣模塊采用128×4 路矩陣開關模塊，具有不低于625 V 的抗電性能，高壓矩陣開關除了通過電纜與絕緣電阻測試儀和數字多用表連接以外，還通過電纜與通用測試接口相連；測試通用接口為160芯插座，將高壓程控矩陣開關的接口引出，絕緣電阻測試儀、數字多用表和被測電纜通過引出的接口與高壓程控矩陣開關相連。

二、系統軟件設計

系統軟件框圖如圖2 所示，包括測試主程序、測試數據庫模塊、測試結果保存模塊和底層設備驅動模塊，測試主程序響應用戶操作，從測試數據庫模塊加載電纜信息和UUT 信息，對加載信息進行邏輯分析后控制底層設備驅動模塊，并將采集到的測試結果存儲在測試結果保存模塊，軟件系統在測試控制計算機上運行。

圖2 系統軟件框圖

測試主程序用于響應用戶操作、加載數據庫內容、組合測試流程、顯示測試項目和測試結果，分為自動測試模塊和手動測試模塊。自動測試模塊用于完成被測電纜所選測試項的流程化測試，有測試項選擇、測試開始、測試暫停、測試結束、測試項具體信息顯示功能。自定義測試用于完成被測電纜的指定線芯之間的手動測試。

測試數據庫模塊用于保存與被測電纜相關的信息，包括電纜信息數據庫和UUT 信息數據庫。電纜信息數據庫用于存儲測試通用接口與被測電纜之間的連接關系，包括繼電器板號、通道號、連接器型號、針腳號4 個字段內容。UUT 信息數據庫用于存儲被測電纜的測試項信息，包括連接器、測試端- 正、測試端-負、測量標準值4 個字段內容。

測試結果保存模塊用于保存被測電纜的測試項信息，包括產品型號、測試時間、測試項具體信息和測試結果。

底層設備驅動模塊用于完成用戶操作到計算機接口數據的轉換。

系統測試流程略。運行程序后，首先配置2 路RS232 接口和1 路USB 接口，隨后初始化高壓程控矩陣開關，初始化絕緣電阻測試儀和數字多用表，最后顯示程序主界面。

進入主界面后，用戶自主選擇自動測試或自定義測試。自動測試界面下，根據被測電纜型號，打開UUT信息數據庫和電纜信息數據庫；從UUT 信息數據庫中讀取測試項目信息，程序主界面中以列表格式顯示所有測試項目，以表格格式顯示每條測試項目的具體信息；在列表中選擇測試項目，執行自動測試，開始對所有測試項目的自動化測試，測試結果顯示在每條測試項目后；測試過程中，可以暫停和停止測試；測試暫停或結束后，可選擇保存測試結果，再次進行測試或退出。自定義測試界面下，首先設置被測電纜型號，打開電纜信息數據庫；然后設置測試項目、被測連接器、測試端- 正和測試端-負，執行測試；最后根據測試結果選擇再次測試或退出。

按用戶要求完成測試后，保存測試結果并退出測試程序。

三、結語

本文提供了一種航空電纜高壓絕緣電阻通用測試設備，可用于各型航空電纜的高壓絕緣電阻檢測。使用本設備，在擴展被測電纜型號時，做到了只需按格式添加數據庫內容，無須對設備硬件系統和軟件系統做任何修改，具有較強的通用性和擴展性。