飛機位置傳感器測試設備研究

摘要：飛機傳感器附件種類繁多但基本原理相似，本文以自動油門開關組件試驗臺為例，分析了研制傳感器測試設備的方法。該測試設備的測試數據準確可靠，測試臺綜合化程度高，研制思路可供維護人員和設計人員參考。

關鍵詞：傳感器;零位;定位孔;試驗臺

傳感器在飛機上的應用非常廣泛，飛機上大約有2000～4000個傳感器，飛機上操作機構的位置是通過位置傳感器顯示到關聯儀表上的。然而，位置傳感器的檢修常常被忽略，這些傳感器由于長期運行，加之飛機運行過程中各種惡劣工況環境的影響，常常造成器件的損壞、偏差甚至失效[1]。鑒于此，保證位置傳感器的準確性至關重要。

一般情況下，傳感器的測試是將傳感器調節到不同工作位置，檢查轉換的電信號是否在廠家要求的范圍內。大部分廠家提出的調整方法是手動調整到要求的測試點，誤差較大，也有部分廠家提供了自動測試的專用設備，但價格昂貴。另外，修正傳感器的起始點是修理傳感器附件的重要內容。飛機上位置傳感器的零位有標識，在測試時需要首先將位置傳感器調整到標記位置，但現有的生產廠家提供的調整方法通常要求工作者用肉眼觀察標識再手動調整確定零位，這種方法導致零位調整的誤差較大，甚至超過了制造廠家規定的誤差范圍，從而使依據零位確定的其他位置更不準確。這樣的傳感器安裝到飛機上會造成飛機延誤，甚至可能引起巨大的安全事故。

基于以上情況，研制了一種飛機位置傳感器自動化測試設備，該測試設備能夠滿足飛機附件廠家的測試要求，同時可減少手動操作對測試的影響。下文以自動油門開關組件試驗臺為例進行說明。

1 試驗臺的電氣設計

本文中設計的自動油門開關組件試驗臺包括控制開關、PLC可編程邏輯控制器、步進電機驅動器、編碼器、角度顯示表、雙出軸步進電機減速機以及相關的連接線纜。測試過程中需要外接相關的測量儀表。圖1所示為試驗臺的結構組成。當被測試的附件連接到試驗臺時，通過控制開關給PLC可編程邏輯控制器發出信號，PLC接收到控制信號后按照預定速度發出脈沖信號給步進電機驅動器，步進電機驅動器控制步進電機轉動，帶動旋轉工裝轉動被測附件。

試驗臺采用常州諾立電器生產的56GP326B12-57H250E40行星步進減速電機及相應的驅動器，精度為0.02?，編碼器使用手冊推薦的Tans-Tek公司生產的0607-0000型編碼器，精度為0.05?，使整個系統的測試精度小于0.1?。采用西門子S7-200 PLC編程控制模塊控制電機，電機可在粗調、中調、細調三種速度下旋轉，滿足對不同速度的測試要求。角度表選用國產DK900進行顯示，顯示值的分辨率為0.001?[3]。使用了兩個3位9檔旋鈕開關，每檔開關接通一個測試點。測試箱留有連接外圍儀表的接口，外圍儀表連接后可測量相應位置的電信號。

2 試驗臺的工裝設計

2.1 連接工裝設計

如圖2所示，試驗工裝包含試驗工裝底板，以及在底板上安裝的試驗件安裝板（用于安裝微動開關試驗件）、換向器（輸入軸連接旋轉電機，兩個輸出軸分別連接角度測量編碼器和試驗件的旋轉軸）、角度測量編碼器安裝板（用于安裝角度測量編碼器）、旋轉電機安裝板（用于安裝旋轉電機）、電機支撐塊（用于支撐旋轉電機，基本保證旋轉電機水平）。試驗工裝底板下安裝有6個地腳以保證其穩固。

2.2 定零工裝設計

通過研究大量傳感器起始位的特點，發現通過位置傳感器的安裝孔與零位之間的幾何關系可以確定零位，并且非常準確可靠。

自動油門開關組件在飛機上安裝時，需要使用螺釘通過附件的定位孔將其安裝到飛機上。零位是缺齒對紅點，如圖3所示。通過幾何關系可得曲柄在兩個定位孔連線的中垂線上時自動油門開關組件回到起始位。基于這一原理制作了定零工裝（見圖2中所示定零工裝）。根據實物測量，確保定零工裝的高度在測試夾具安裝孔的中垂線上，這樣曲柄旋轉到零位工裝上時即為附件的零位。

3 試驗臺的優點

試驗臺的優點在于：首先，設計了測試傳感器的零位工裝，這樣可以模擬傳感器在飛機上安裝位置的零位。同時，使用PLC控制電機驅動附件轉動，精度達到0.1?，分辨率達到0.001?，可以更準確地進行故障定位。其次，該測試設備集成了所有測試點，操作簡單易行。最后，該試驗臺使用了大量國產設備，價格便宜，可節約成本[4]。

4 結束語

根據上述設計思路，已成功設計出自動油門開關組件試驗臺、襟翼位置傳感器試驗臺、迎角傳感器試驗臺等，這些試驗臺能根據飛機地面維護工作的要求全面檢測傳感器的性能。對比這幾年的使用數據可以看出，新的試驗臺大大降低了返修率，提高了工作效率，深受使用人員的好評。

參考文獻

[1]郭繼爽.轉速傳感器及其關聯儀表故障檢測研究[J].Internal Combustion Engine & Parts.2017，（3）：75.

[2]郝世勇，戰祥新.飛機電氣附件綜合試驗臺的研制[J].中國科技信息.2011，（9）：82.

[3]王占勇，王曉剛，郭剛.飛機離心傳感器測試裝置的設計與實現[J]. Hydraulics Pneumatics & Seals.2017，（3）： 49-52.

[4] 白杰，張馳，李書名.飛機氣動附件試驗臺測試系統的設計[J].中國民航大學學報.2010，（4）：29-31.

作者簡介

鄒迎歡，工程師，長期從事飛機附件測試設備的研發工作。