某型飛行參數記錄系統檢測綜合試驗臺故障排除與分析

熊凱建，蘭東霖，周元元

（國營蕪湖機械廠，安徽 蕪湖 241007）

飛行參數記錄系統主要用來采集和記錄飛機在整個飛行過程中的重要數據，與飛機的飛行安全密切相關，是飛機上一種重要的機載電子設備，它主要由信息采集轉換部件、信息記錄保護部件、輔助參數設定部件3個部件組成。根據某型飛機機載飛行參數記錄系統的功能及其維修檢測要求設計的專用檢測綜合試驗臺以工控機為核心，完成信號源激勵、各種信號的控制切換，應用程序的開發管理。綜合試驗臺既能對飛行參數記錄系統進行整機試驗和檢測；又能單獨對各部件的性能進行試驗和檢測；并能對測試數據存儲、查詢、制表、繪制記錄曲線。

1 綜合試驗臺組成及原理

綜合試驗臺的硬件部分由直流穩壓電源、交流隔離電源、激勵信號源、邏輯控制電路、信號檢測與顯示、適配器等部件組成，如圖1所示，系統激勵信號源主要用于產生系統檢測和信息采集轉換部件、信息記錄保護部件、輔助參數設定部件各部件單獨檢測的全部直流模擬信號、交流信號、數字信號和開關信號等；邏輯控制信號主要用于產生系統及各部件處于各種工作狀態的控制信號；信號檢測與顯示部分，主要完成激勵信號源的自檢、各種直流穩壓電源電壓值的監測、信息記錄保護部件記錄參數信號的讀出、信息采集轉換部件記錄信號（輸出）的檢測、各部件工作狀態信號的檢測；直流穩壓電源提供滿足系統測試和單部件測試所需的各種不同功率、不同電壓值的直流穩壓電源；交流隔離電源主要解決測試設備所用電源與供電電網的隔離；工控機是測試設備的核心，激勵信號源、邏輯控制電路、信號檢測等部分均受控于工控機，被檢測參數的顯示、存儲、處理和打印輸出、系統與單件檢測的項目設置、檢測流程、檢測方法、測試設備自身的自檢及故障顯示等均由工控機完成。適配器主要完成信號的連接、分配以及部分信號間的轉換，以滿足產品檢測和信號檢測的要求。

圖1 試驗臺組成框圖

綜合試驗臺的軟件部分包括下位機軟件和上位機軟件。下位機軟件采用C語言編程，實現硬件初始化，各部件性能檢測，模擬產生飛行參數的12路并行碼，工作狀態轉換的時間檢測，與上位機進行串口，并口通訊，故障檢測等。上位機軟件Lab Windows編程，實現與下位機的通訊，控制各部件檢測，批量傳輸數據，實現數據處理與結果顯示等功能。上位機軟件框圖如圖2所示。

圖2 上位機軟件框圖

2 排故過程及分析

綜合試驗臺基本采用的是自制板卡，板卡圖紙資料不全，焊接質量較差，線路連接復雜，老化嚴重，故障多發，典型故障如下：多個地址測試值為0、126/127/128地址跳動、設備測試過程中無法測試”256”轉“512”狀態轉換時間、輔助參數設定部件單測時無日期、架次值顯示。

2.1 故障1多個地址測試值為0

查看設備資料，發現多個地址測試都與頻率有關，測試頻率板信號輸出異常。頻率板電路原理圖如圖3所示：頻率板主要由晶振電路經分頻器、驅動保護電路與電平轉換電路產生10240Hz、2560Hz、640Hz、91Hz、16Hz等固定周期信號，幅度要求為0-±2.5V。另外經分頻、模擬開關電路、驅動電路產生1Hz頻率信號作為一次性指令信號，0.5Hz信號作為輔助參數設定部件檢查指示燈信號。拆下頻率板，單板加電測試，晶振電路輸出正常，在端口測試發現設備頻率板4路頻率信號無輸出，依次往電路前級測試，發現分頻器輸出正常，故障點在電平轉換電路，進一步檢測發現，電平轉換電路2個運放地線未連接好，飛線后輸出正常，故障排除。

圖3 頻率板電路原理圖

2.2 故障2，126/127/128地址跳動

根據設備說明書及產品測試工藝中得知，126/127/128地址均為頻率信號輸出測試。在檢查設備頻率板卡時發現，正常工作時頻率板卡上+5V與-5V電源燈應交替閃爍，當前板卡工作時為+5V指示燈長亮。使用萬用表交流頻率檔測試時，發現部分頻率信號并未輸出。更換頻率板卡，故障依然出現。

將板卡取出后，測試發現主板上頻率板接口并沒有-5V電壓輸入。進一步梳理信號走向發現-5V電壓由主板提供經繼電器切換輸入至頻率板，用萬用表測量主板提供的-5V電壓正常，判斷是繼電器不工作導致故障。更換繼電器后，故障排除，設備工作正常。

2.3 故障3設備測試過程中無法測試256轉512狀態轉換時間

根據系統測試要求，“256”到“512”狀態轉換時間須小于2s，當系統工作在“256”狀態時，同步脈沖周期為4ms，工作在“512”狀態時，同步脈沖周期為2ms，當發出狀態轉換信號開始，內部定時器開始計時，同時檢測12位二進制并行碼的同步脈沖位，不斷檢測同步脈沖的周期，當同步脈沖的周期由4ms變為2ms時，表明狀態轉換已經完成，定時器停止計時，所測得的時間即“256”到“512”狀態轉換時間

按工藝要求在操作面板上，將“256”狀態切換到“512”，用示波器采集同步脈沖信號，發現其周期一直為2mS，未發生變化。判斷狀態轉換信號異常，該信號由上位機控制激勵信號源產生并經繼電器板切換，設備自檢通過，說明信號源正常，應該是繼電器板的相應的繼電器不動作導致狀態轉換信號切換不正常。拆下繼電器板，單板加電測試查看繼電器動作，發現D6、D25繼電器不動作，已損壞，更換繼電器后故障排除。

2.4 故障4，輔助參數設定部件單部件測試時無日期、架次值顯示

輔助參數設定部件的檢測原理如圖4所示，當接通27V電壓時，接通模擬負載，通過檢測負載上的電壓值，判斷輔助參數設定部件提供電壓的性能；在輔助參數設定部件上設定輔助參數，檢測儀讀出相應的數值；模擬給出“保險絲”及“檢查”正常工作狀態信號，檢查相應的指示燈電路是否正常。

圖4 輔助參數設定部件檢測原理圖

輔助參數設定部件單部件測試時，電壓檢測正常，“保險絲”及“檢查”指示正常，在產品上設定日期、架次輔助參數，檢測界面顯示日期、架次長為0，偶爾正常。梳理產品與設備接口關系，發現檢測時用到的關鍵信號有：27V、5V、0.5Hz頻率信號、1.024S同步脈沖信號，6路編碼信號。用示波器測試5V、27V電壓正常，檢查接地也正常；0.5Hz頻率信號測試正常，1.024s同步脈沖信號由工控機程序控制產生，斷開產品在插頭處測試正常，顯示日期架次的6路編碼信號是由5TZ產品內部電路產生，產品確認是好的，測量產品設備連接線纜正常，意味著6路編碼信號也正常送到了設備處理。懷疑軟件程序問題，斷開產品，在DOS系統里運行測試程序，并把6路編碼信號其中1路人為接地，測試結果也正確的隨之改變，表明軟件方面無異常。

排故陷入僵局，考慮到設備老化，應考慮帶負載能力。連接產品，拆開插頭在線測量發現1.024s同步脈沖帶載時，高電平為2.8V，斷開產品測試高電平是5V，判斷設備老化嚴重帶負載能力下降導致電平拉低到中間值，出現不定態。仔細梳理信號走向，發現1.024s同步脈沖還經過CODE板驅動，進一步檢查發現，CODE板該信號接+5V上拉電阻為10K，經計算判斷其驅動能力不夠，更換上拉電阻為330Ω后，故障排除。

3 結語

本文通過某型飛行參數記錄系統檢測試驗臺4起故障的排除，掌握了設備的功能構成、工作原理，產品與設備之間的接口定義，識別出了單部件測試與整機系統測試信號間的差別，梳理了系統各模塊間的交聯關系。提高了設備故障排除及修復的及時性和有效性。

本次修理中整理總結的DOS系統軟件測試技術、頻率合成技術、繼電器檢測技術可運用到其他計算機檢測設備的研制和修理中。本次修理中整理總結的負載帶載能力測試方法，為其他計算機設備類似故障的修理提供了思路。