飛機供電參數(shù)測試系統(tǒng)設計

王錦濤 遼寧錦州渤海大學工學院

飛機供電參數(shù)測試系統(tǒng)設計

王錦濤 遼寧錦州渤海大學工學院

在設計飛機供電系統(tǒng)的設備方面，設計了便攜式的飛機供電參數(shù)，按照相關(guān)的測試標準，提出了飛機供電參數(shù)，分析了硬件結(jié)構(gòu)以及軟件模塊。數(shù)據(jù)采集卡設計選擇了OD-200，同時完成了數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)采集，從而基于LabVIEW設計了測試系統(tǒng)。測試飛機電源系統(tǒng)，結(jié)果證明了這個系統(tǒng)有著高精確度，而且也有著強可靠性。

飛機供電系統(tǒng) 便攜式 LabVIEW

隨著現(xiàn)今航空技術(shù)飛速發(fā)展，機載設備在依賴性方面體現(xiàn)在飛機供電系統(tǒng)中，在電源上需要要求更高的質(zhì)量，可靠的電流，尤其是這些年以來隨著我國的民用以及軍用飛機使用量的逐漸增加，飛機供電參數(shù)測試系統(tǒng)實現(xiàn)便攜式，對于機載設備有著很重大的意義。本文的便攜式飛機供電參數(shù)測試系統(tǒng)采用的技術(shù)是LabVIEW，該系統(tǒng)可靠性強，同時性能高，采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)的能力以及處理方面都有著重大的優(yōu)勢，另外的一個重大的特征就是方便攜帶，使得現(xiàn)代飛機快速測試得到了很大的滿足。LabVIEW作為程序開發(fā)環(huán)境中的一種，來自美國公司設計實現(xiàn)的，和很多的C以及BASIC環(huán)境類似，然而LabVIEW相比于很多計算機語言的最大不同之處在于很多的計算機語言所用到的是基于文本，但是LabVIEW是基于圖形化，程序的產(chǎn)生形式是框圖。另外NI設計平臺重要內(nèi)容是LabVIEW軟件。在LabVIEW開發(fā)環(huán)境中包括了科學家以及工程師要用到的工具，目的是為了解決科學家以及工程師的問題，從而最終增強創(chuàng)新力以及生產(chǎn)力。

1 測試參數(shù)

測試系統(tǒng)用到的標準是GJB181-86，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)以及瞬態(tài)狀態(tài)下分析全部參數(shù)指標，將供電品質(zhì)的整個測試確定下來，其中的測試參數(shù)具體包括了：（1）直流系統(tǒng)，脈動電壓、瞬態(tài)電流、穩(wěn)態(tài)電壓、穩(wěn)態(tài)電流以及浪涌等。（2）交流系統(tǒng)包括了穩(wěn)態(tài)電流、最大值、相移、穩(wěn)態(tài)電壓等等。

2 系統(tǒng)總體設計

測試系統(tǒng)在測試飛機供電系統(tǒng)的過程中主要是測試電氣特性參數(shù)，測試系統(tǒng)能夠高速采集多路參數(shù)，接著根據(jù)數(shù)據(jù)處理的相關(guān)軟件從而根據(jù)相關(guān)的測試參數(shù)同時完成曲線的繪制。測試系統(tǒng)中涉及到了信號調(diào)理箱、測試計算機、采集數(shù)據(jù)、軟件分析以及打印機，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

3 系統(tǒng)硬件設計

這個電源測試的系統(tǒng)硬中涉及到了計算機測試、信號調(diào)理箱、數(shù)據(jù)采集卡等。（1）計算機測試作為系統(tǒng)的中樞部分，系統(tǒng)用到了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中本文選擇的系統(tǒng)是Windows，在人機交互性方面展現(xiàn)了很好的體驗，而且抗干擾性比較強，另外擴展性也比較強。在測量電氣參數(shù)的時候，用到了OD-200采集卡，電流鉗有3個，其中的4kV探頭有6個以及其他的備用探頭。針對測試系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集卡的選擇有著很重要的作用。其中的OD-100的參數(shù)具體包括的通道有8個，其中的記錄速度是200ks/s;（2）模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度保持的是18bits;（3）存儲量的最大是12GB;（4）其中的電壓輸入范圍取值是從30mV到120V之間。OD-200參數(shù)為:（1）每塊的差分通道包括了4個，其中20MS/s是通道的瞬時記錄速度，同時600KS/s是持續(xù)的記錄速度;（2）取值采樣率等于2到10MS/s的時候，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度取值是14bits，同時如圖采樣率是在4MS/s以下的時候，該精度是16bits;（3）全部的通道瞬時存儲保持的是4MS或9MS，其中的存儲量最大的值是40GB;（4）其中電壓輸入范圍是從20mV到100V之間。對比分析上述的一些參數(shù)能夠知道。OD-200數(shù)據(jù)采集卡的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示.

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

圖2 數(shù)據(jù)采集卡的結(jié)構(gòu)圖

信號調(diào)理箱：因為需要對飛機電源系統(tǒng)實現(xiàn)測試，信號一般情況下包括的信號有噪聲和非標準的電流信號，所以處理信號。其中的信號調(diào)理箱充當?shù)淖饔镁唧w包括了兩個，首先是完成信號匹配，另外是完成預濾波，從而對干擾噪聲進行制止作用。

圖3 軟件設計結(jié)構(gòu)圖

4 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件設計包括的有數(shù)據(jù)分析模塊、采集模塊以及幫助模塊等，其中系統(tǒng)軟件設計結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

在本測試中，數(shù)據(jù)采集模塊用到的是Odyssey，通過該軟件能夠完成采集被測信號。同時數(shù)據(jù)分析模塊主要是基于NI公司的LabVIEW7.1進行實現(xiàn)的。LabVIEW在圖形化的處理中有著很大的優(yōu)勢，同時該軟件庫中有著大量的數(shù)據(jù)分析處理庫函數(shù)，這對于編程而且有著強大的可靠性以及靈活性，將圖形化進行結(jié)合處理后，同時借助于必要的開發(fā)方式以及強大的編程語言，最終完成了軟件以及硬件之間進行無縫連接的目的，當數(shù)據(jù)采集完成之后，能夠通過LabVIEW軟件自帶的數(shù)據(jù)分析模塊，最終實現(xiàn)顯示數(shù)據(jù)以及處理數(shù)據(jù)，能夠在一定程度上實現(xiàn)軟件代碼的成功執(zhí)行。

數(shù)據(jù)采集模塊的目的是高速采集數(shù)據(jù)，同時可以把記錄的數(shù)據(jù)回放，顯示的形式是曲線，還可以把所記錄數(shù)據(jù)進行存儲，格式有很多種，從而方便其它軟件完成數(shù)據(jù)分析。本文設計的系統(tǒng)選擇的是ASCII的格式，接著數(shù)據(jù)分析是根據(jù)LabVIEW分析模塊實現(xiàn)的。

數(shù)據(jù)分析模塊程序的實現(xiàn)用到的語言是LabVIEW7.1，根據(jù)相關(guān)的國際標準分析數(shù)據(jù)，另外根據(jù)GJB181-86標準需要包括的測試主要有交流電壓調(diào)制測試、分析交流諧波、交流頻率瞬變以及直流電壓脈動測試等。標準不同，所對應的測試要求也不同。數(shù)據(jù)分析模塊界面如圖4所示。

在該程序里面，用戶能夠按照自己需求從而選擇合適的標準。如果啟動數(shù)據(jù)分析模塊的時候，通過點擊相應的子模塊從而就能夠跳轉(zhuǎn)到對應的測試程序，接著通過通道配置以及數(shù)據(jù)文件的選擇就能夠知道所需要的分析結(jié)果，另外還可以看到數(shù)據(jù)結(jié)果以及數(shù)據(jù)的波形曲線。系統(tǒng)軟件可以有效分析數(shù)據(jù)采集模塊，可以根據(jù)要求將測試報表自動打印，測試結(jié)果分析曲線對試驗員對比分析試驗結(jié)果起到了很好的作用。

5 試驗應用

當測試系統(tǒng)中，如果發(fā)電機的轉(zhuǎn)速是等于9500rpm的時候，根據(jù)軟件進行數(shù)據(jù)分析，可以得到的測試結(jié)果是28.706V，這是穩(wěn)態(tài)直流電壓的值，而1.258V是對應著脈動電壓值。

在這個試驗的過程中，穩(wěn)態(tài)直流輸出電壓的測量用到的是數(shù)字萬用表，其值是等于28.8V，如果選擇軟件分析結(jié)果是等于28.712V，能夠知道該數(shù)據(jù)分析模塊實現(xiàn)了所需要的結(jié)果。從圖3能夠知道，這個頻譜特性以及脈動電壓是和規(guī)定的標準是相互吻合的，從而也進一步確定了該飛機電源系統(tǒng)是吻合的。

結(jié)束語：測試系統(tǒng)的模塊包括了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)采集卡以及計算機測試等，從而可以更加精確測量飛機供電參數(shù)，可以使得外場電氣設備得到充分地滿足，對檢測效率的提高起到了很大的作用。這個系統(tǒng)的穩(wěn)定性強，可靠性高，而且有著良好的人機交互界面，易操作，同時運行的數(shù)據(jù)結(jié)果精確，符合設計的需求。本文主要是介紹了飛機供電參數(shù)測試系統(tǒng)的設計，具體是從軟件和硬件方面進行描述的，其中的軟件部分分析了模塊的設計，并且也分析了有關(guān)的硬件設計。

圖4 數(shù)據(jù)分析模塊界面圖

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