Pxi測試系統在航空發動機試驗中的應用

楊學廣

摘 要：當今，自動化測試和控制在速度和品質上的要求更高，Pxi平臺應運而生。Pxi的特點是靈活、開放，相輔相成的NI圖形化編程軟件LabVIEW力挺其在測試測量領域的領先。

關鍵詞：Pxi測試系統；航空發動機；機械性能；電氣性能

中圖分類號：V263.3 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.22.102

航空發動機是航空器的心臟，其主要性能直接決定了航空器的品質。目前，多家航空發動機廠商已經針對軍用的發動機進行了研究，研究的核心和重點為降噪、降低耗油量、新能源技術的應用、大幅度提高發動機的推力和減少環境污染等。

1 Pxi測試系統概況

1987年，VXI誕生，IEEE1014-1987是當時先進的PC總線，加速了全球PC工業的發展。如今，基于PC插卡式的數據采集板已經發展為PCI總線的模塊化自動測試設備系統，成為全新的測試平臺標準。PCI extensions for Instrumentation是面向儀器系統的PCI擴展的一種通用測試系統總線，為測量和自動化系統提供了高性能、高堅固性、低成本的配置方案，保證了發動機正常飛行時的動力來源。

Pxi技術至今已有18年的發展歷史，成為了自動化測試和控制的主流平臺，也成為了高通道數據采集、混合信號測試、射頻與微波測試、半實物仿真等國防與航空航天測控應用中的主導技術，多見于軍工、航空航天領域。軍工與航空航天行業具有特殊性，對各類測控設備的數字化、智能化和綜合化等科技水平要求較高，也加速了高性能的Pxi測控產品和系統級解決方案的創新。Pxi的發展思路是將計算機PCI總線擴展到儀器，充分發揮PC各軟硬件的優勢。圖1所示為Pxi總線測試系統組成形式，全新的18槽機箱采用了第三代PCI Express技術，每個插槽配備8條通道，以匹配24 GB/s的系統總帶寬，從而使任何測試和測量系統都能夠輕松滿足軍事和航空航天、機器監測、自動化和工業測試的未來需求。

圖1 Pxi總線測試系統

2 Pxi總線技術的優越性

2.1 優良的機械性能

Pxi融合了PC技術、儀器技術和歐卡機械規范，具備了軟件標準，數據傳輸速率高，縮短了系統開發的時間；具有方便系統升級的模塊化設計；增加了特殊的冷卻和環境要求，并提供了兩種與標準Compact PCI系統的互操作方式，模塊化結構具有標準的系統電源、集中冷卻和電磁兼容性能；具有價格低、易于集成、靈活性較好和開放式工業標準等優點，系統工作壽命內的平均維護成本低。

2.2 優異的電氣性能

Pxi保持了PCI總線所有的優點，同時增加了一個10 MHz專用系統參考時鐘、總線型觸發線和本地線；具有公共觸發線、星形觸發總線、本地總線和槽間局部總線；高性能的I/O槽位更多；具有“即插即用”儀器驅動程序，從而滿足了精確定時、同步和旁帶通訊的需要，符合工業環境應用的堅固設計。

3 Pxi測試系統在航空發動機試驗中的應用

3.1 航空發動機試驗測試參數

航空發動機試驗測試參數具體包括以下6個方面：①直流電壓與交流電壓有效值信號，例如直流為±10 V，交流為36 V，交流115 V；②電阻值參數，例如電纜識別電阻、絕緣電阻、導通電阻等；③頻率信號，例如交流電源頻率、基準信號等；④時序信號，例如啟動信號、停機時間等；⑤穩定信號，例如轉速補償電位等；⑥瞬態信號，例如半波峰值電壓、指令信號和起控信號等。

3.2 選配主要的Pxi模塊

Pxi模塊主要包括以下幾個：

Pxi6071E數據采集模塊：64路單端/32路差分模擬輸入，12位精度，采樣速度為1.25 MS/s，輸入范圍為±0.05～±10 V。

Pxi6711模擬輸入模塊：8路模擬輸出，12位分辨率，最大更新速率為1 MS/s，輸出范圍為±10 V。

Pxi4060數字萬用表模塊：NI Pxi-4060為5位半萬用表，讀取速度最高值為60次/s，直流測量0.02～250 VDC、0.02～10 A，電阻測量0.000 2～200 MΩ，交流測量0.02～250 Vrms、0.02～10 Arms，交流頻率0.02～25 kHz。

Pxi17921多路轉換開關模塊：該多路轉換開關是由24個2線繼電器組成的，配置分別為48×11線、12×14線和24×12線。Pxi8570擴展模塊屏蔽銅電纜連接，距離最大值為10 m。

機箱選配：NI Pxi-1042帶通用電源的8槽3U Pxi機箱，內置10 MHz參考時鐘、Pxi觸發總線、星型觸發和本地線。

參考文獻

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〔編輯：王霞〕