航空發(fā)動機電氣故障檢測系統(tǒng)設(shè)計探討

王立松

摘 ? 要：在飛機中航空發(fā)動機具有非常重要的作用，及質(zhì)量和性能的優(yōu)劣影響著飛機的飛行效率和飛行安全，所以需要相關(guān)工作人員做好電氣故障的檢測工作。因此本文主要對航空發(fā)電機電氣故障檢測系統(tǒng)設(shè)計進行了探討，希望能夠提供一定的參考價值，讓檢測速度得到保證的同時，還能將數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性提升，讓最終的檢測結(jié)果真實有效。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機 ?電氣檢測系統(tǒng) ?設(shè)計

中圖分類號：V242 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（a）-0004-02

目前我國國產(chǎn)航空發(fā)電機的類型正趨于多樣化的發(fā)展趨勢，進口的檢測系統(tǒng)無法再將航空發(fā)動機電氣故障檢測需求滿足，因此技術(shù)人員需要不斷加強研究與創(chuàng)新發(fā)動機電氣檢測故障檢測系統(tǒng)，有效利用好長傳感器的特征參數(shù)，構(gòu)建出一個科學(xué)可靠的航空發(fā)電機電氣故障檢測系統(tǒng)檢測航空發(fā)電機上傳感器的導(dǎo)通性能指標(biāo)，具有較高的自動化程度，并且檢測速度較快，方便攜帶，具有非常廣闊的市場前景。

1 ?航空發(fā)動機電氣故障檢測的原理

本文主要設(shè)計探討了一種基于檢測傳感器特征參數(shù)的航空發(fā)電機電氣故障檢測系統(tǒng)檢測航空發(fā)電機多類型傳感器的通道導(dǎo)通性指標(biāo)，并且還可以對傳感器電線電纜之間、電纜芯線與翹殼之間的絕緣性進行檢測，不斷加快了故障檢測的速度，并具有較強的適應(yīng)度。

1.1 電阻型傳感器檢測

一般情況下，航空發(fā)電機電氣系統(tǒng)中的閥門、點火器等都屬于電阻性的負載。所以可以通過負載內(nèi)阻及相應(yīng)的絕緣檢測判斷傳感器與電氣回路的連接情況。其檢測原理如圖1所示。

這樣將檢測系統(tǒng)積極利用起來，然后在負載內(nèi)施加一定頻率的激勵電流，從而讓負載兩端的電壓數(shù)字值下降。根據(jù)歐姆定律可以知道，在這個過程中，負載內(nèi)阻R值和負載兩端壓降U以及經(jīng)流負載的電流I的比值一致，所以存在R=U/I。在此基礎(chǔ)上，如果R值檢測的結(jié)果出現(xiàn)無限大的情況，則說明該檢測的回路是斷路狀態(tài)，如果R值檢測為0，則說明回路出現(xiàn)了短路，如果檢測的R值包含在最小值與最大值之間，則表明整個回路是正常狀態(tài)，根據(jù)相關(guān)的原理分析可以知道，R值越大則該系統(tǒng)的絕緣性能就越強。

1.2 電感型傳感器檢測

通過分析電感型的傳感器可以知道，在該傳感器內(nèi)直流內(nèi)阻比電阻型傳感器小，因此為了讓檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性得到保證，檢測方法一般使用測量復(fù)阻抗法，通過在傳感器內(nèi)施加定頻的激勵信號，采集響應(yīng)信號并分析離散傅里葉變化，從而就能得到信號的相位以及模值，計算之后，能夠明確得出被測復(fù)阻抗的相位以及模值。在發(fā)射極直接數(shù)字式混平合成器內(nèi)核輸出信號后，經(jīng)過可編程的增益級對對應(yīng)的激勵信號進行引導(dǎo)，然后經(jīng)過傳感器和VIN接口之后，然后對進入到發(fā)動機電氣故障檢測系統(tǒng)中的信號進行分析。

2 ?航空發(fā)動機電氣故障檢測系統(tǒng)的構(gòu)成

該類航空發(fā)電機電氣故障檢測系統(tǒng)比較簡單，本文主要分析了它的人機交互系統(tǒng)和測試主機。其中人機交互系統(tǒng)是組成電氣故障檢測系統(tǒng)中重要的部分，在設(shè)計以及構(gòu)建故障檢測系統(tǒng)時，主要是將嵌入式CPU與電阻式的觸摸屏和TFT液晶顯示屏進行相互配合，從而將檢測的功能實現(xiàn)。在系統(tǒng)中所有的操作都能夠通過電阻式觸摸屏完成。一般在人機交互系統(tǒng)中會設(shè)置電氣檢測、日志管理、儀器自檢三個功能，電氣檢測是在實際應(yīng)用的環(huán)節(jié)中能夠快速檢測航空發(fā)電機中的各種傳感器、線纜以及電阻、絕緣層等，日志管理是能夠?qū)ο到y(tǒng)運行過程中的日志進行檢測、采集和分析等相關(guān)工作，通過該數(shù)據(jù)生成可視化的報表，讓用戶能夠歸檔和分析檢測的結(jié)果，儀器自檢是能夠?qū)ο到y(tǒng)進行自我的檢測工作，從而讓系統(tǒng)能夠一直保持比較良好的運行狀態(tài)。

在系統(tǒng)中的測試主機主要使用的是嵌入式開發(fā)平臺EM9160+CPLD的雙CPU控制，其核心處理器為EM9160，通過與CPLD協(xié)助處理器進行配合，可以進行任務(wù)調(diào)度、模數(shù)轉(zhuǎn)換控制、通信管理等各個操作，為了能夠節(jié)約CPU引腳資源，在設(shè)置下CPLD和ADC芯片時，可以選擇四線制的SPI，共同使用數(shù)據(jù)新和時鐘線，進行新型拓撲式的整體連接，站在能夠提高通信速率的角度上，在選擇系統(tǒng)的硬件上使用SPI，并使用GPIO口對SPI的CS線取代。

3 ?航空發(fā)動機電氣故障檢測系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

3.1 航空發(fā)動機電氣故障檢測系統(tǒng)的設(shè)計

在航空發(fā)動機電氣故障檢測系統(tǒng)中，軟件主要是對整體性的功能調(diào)度進行負責(zé)，控制設(shè)備底層的硬件，并采集相關(guān)的參數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)字典中的數(shù)據(jù)，分析、判斷出參數(shù)中是否存在異常，顯示出判斷結(jié)果。實現(xiàn)系統(tǒng)軟件設(shè)計主要是將功能庫以及硬盤硬件驅(qū)動作為基礎(chǔ)，其中包括數(shù)據(jù)字典、人機交互接口、CPLD驅(qū)動等，讓系統(tǒng)能夠擁有軟件功能支撐，在數(shù)據(jù)字典當(dāng)中包含航空發(fā)電機電氣故障檢測系統(tǒng)軟件中的各種數(shù)據(jù)參數(shù)，為故障檢測系統(tǒng)提供一定的數(shù)據(jù)支持，并且軟件上還需要具有電氣故障Janice應(yīng)用模塊以及遠程通信控制模塊等，通過把故障檢測系統(tǒng)中的功能庫以及數(shù)據(jù)結(jié)合能夠在軟件系統(tǒng)軟件內(nèi)進行內(nèi)部的模塊交換。

在設(shè)計系統(tǒng)軟件中，需要獨立出硬件驅(qū)動程序，按照相關(guān)的子程序庫方式為上層提供一定的服務(wù)，并且與系統(tǒng)控制共同支撐起相應(yīng)的應(yīng)用功能層。系統(tǒng)控制主要是對內(nèi)存分配、時間調(diào)度以及中斷進行管理和負責(zé)，主要是應(yīng)用在實時操作系統(tǒng)當(dāng)中。獨立出硬件驅(qū)動系統(tǒng)主要是能夠讓系統(tǒng)功能得到擴展，預(yù)留出更多的空間。

3.2 故障檢測系統(tǒng)的應(yīng)用

為了保證設(shè)計的系統(tǒng)能夠正常使用，所以需要對本身設(shè)計的系統(tǒng)進行驗證工作，通過檢測某個型號的航空發(fā)電機，將其靜溫度設(shè)置為10℃，并確定周邊不存在強烈的干擾源，在檢測過程中，先將測試的電纜與發(fā)動機接口進行連接，開啟檢測系統(tǒng)，預(yù)熱2～3min，待溫度穩(wěn)定后，才開始相應(yīng)的檢測工作，當(dāng)檢測完畢后，系統(tǒng)會把采集到的數(shù)據(jù)自動制備成報表，通過與參考值進行對照，檢測的結(jié)果沒有存在較大的誤差，并且絕緣的電阻能夠到達4MΩ。因此能夠滿足一般情況下的航空發(fā)電機電氣故障檢測的現(xiàn)實需求。

4 ?結(jié)語

由于航空發(fā)電機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且各種傳感器上的特征參數(shù)也不同，因此比較容易出現(xiàn)電氣故障，傳統(tǒng)的電氣故障檢測方法的工作量較大，且檢測的效果比較低，沒有較廣泛的適用性，因此本文針對以上問題，設(shè)計出更加科學(xué)的航空發(fā)電機電氣故障檢測系統(tǒng)，并進行了現(xiàn)場測試，結(jié)果表明該類電氣故障檢測系統(tǒng)具有較簡單的系統(tǒng)操作，運行較為穩(wěn)定，檢測速度更快，具有較高的檢測精度，能夠自動生成報表，具有較好的擴展性和靈活性，所以其應(yīng)用前景非常廣闊。

參考文獻

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