航空發動機電氣故障檢測系統設計探討

王立松

摘 ? 要：在飛機中航空發動機具有非常重要的作用，及質量和性能的優劣影響著飛機的飛行效率和飛行安全，所以需要相關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電機電氣故障檢測系統設計進行了探討，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，還能將數據的可靠性和準確性提升，讓最終的檢測結果真實有效。

關鍵詞：航空發動機 ?電氣檢測系統 ?設計

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

目前我國國產航空發電機的類型正趨于多樣化的發展趨勢，進口的檢測系統無法再將航空發動機電氣故障檢測需求滿足，因此技術人員需要不斷加強研究與創新發動機電氣檢測故障檢測系統，有效利用好長傳感器的特征參數，構建出一個科學可靠的航空發電機電氣故障檢測系統檢測航空發電機上傳感器的導通性能指標，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 ?航空發動機電氣故障檢測的原理

本文主要設計探討了一種基于檢測傳感器特征參數的航空發電機電氣故障檢測系統檢測航空發電機多類型傳感器的通道導通性指標，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，并具有較強的適應度。

1.1 電阻型傳感器檢測

一般情況下，航空發電機電氣系統中的閥門、點火器等都屬于電阻性的負載。所以可以通過負載內阻及相應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。

這樣將檢測系統積極利用起來，然后在負載內施加一定頻率的激勵電流，從而讓負載兩端的電壓數字值下降。根據歐姆定律可以知道，在這個過程中，負載內阻R值和負載兩端壓降U以及經流負載的電流I的比值一致，所以存在R=U/I。在此基礎上，如果R值檢測的結果出現無限大的情況，則說明該檢測的回路是斷路狀態，如果R值檢測為0，則說明回路出現了短路，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，根據相關的原理分析可以知道，R值越大則該系統的絕緣性能就越強。

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，在該傳感器內直流內阻比電阻型傳感器小，因此為了讓檢測結果的準確性和可靠性得到保證，檢測方法一般使用測量復阻抗法，通過在傳感器內施加定頻的激勵信號，采集響應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阻抗的相位以及模值。在發射極直接數字式混平合成器內核輸出信號后，經過可編程的增益級對對應的激勵信號進行引導，然后經過傳感器和VIN接口之后，然后對進入到發動機電氣故障檢測系統中的信號進行分析。

2 ?航空發動機電氣故障檢測系統的構成

該類航空發電機電氣故障檢測系統比較簡單，本文主要分析了它的人機交互系統和測試主機。其中人機交互系統是組成電氣故障檢測系統中重要的部分，在設計以及構建故障檢測系統時，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。在系統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中會設置電氣檢測、日志管理、儀器自檢三個功能，電氣檢測是在實際應用的環節中能夠快速檢測航空發電機中的各種傳感器、線纜以及電阻、絕緣層等，日志管理是能夠對系統運行過程中的日志進行檢測、采集和分析等相關工作，通過該數據生成可視化的報表，讓用戶能夠歸檔和分析檢測的結果，儀器自檢是能夠對系統進行自我的檢測工作，從而讓系統能夠一直保持比較良好的運行狀態。

在系統中的測試主機主要使用的是嵌入式開發平臺EM9160+CPLD的雙CPU控制，其核心處理器為EM9160，通過與CPLD協助處理器進行配合，可以進行任務調度、模數轉換控制、通信管理等各個操作，為了能夠節約CPU引腳資源，在設置下CPLD和ADC芯片時，可以選擇四線制的SPI，共同使用數據新和時鐘線，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，在選擇系統的硬件上使用SPI，并使用GPIO口對SPI的CS線取代。

3 ?航空發動機電氣故障檢測系統的設計與應用

3.1 航空發動機電氣故障檢測系統的設計

在航空發動機電氣故障檢測系統中，軟件主要是對整體性的功能調度進行負責，控制設備底層的硬件，并采集相關的參數，根據數據字典中的數據，分析、判斷出參數中是否存在異常，顯示出判斷結果。實現系統軟件設計主要是將功能庫以及硬盤硬件驅動作為基礎，其中包括數據字典、人機交互接口、CPLD驅動等，讓系統能夠擁有軟件功能支撐，在數據字典當中包含航空發電機電氣故障檢測系統軟件中的各種數據參數，為故障檢測系統提供一定的數據支持，并且軟件上還需要具有電氣故障Janice應用模塊以及遠程通信控制模塊等，通過把故障檢測系統中的功能庫以及數據結合能夠在軟件系統軟件內進行內部的模塊交換。

在設計系統軟件中，需要獨立出硬件驅動程序，按照相關的子程序庫方式為上層提供一定的服務，并且與系統控制共同支撐起相應的應用功能層。系統控制主要是對內存分配、時間調度以及中斷進行管理和負責，主要是應用在實時操作系統當中。獨立出硬件驅動系統主要是能夠讓系統功能得到擴展，預留出更多的空間。

3.2 故障檢測系統的應用

為了保證設計的系統能夠正常使用，所以需要對本身設計的系統進行驗證工作，通過檢測某個型號的航空發電機，將其靜溫度設置為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動機接口進行連接，開啟檢測系統，預熱2～3min，待溫度穩定后，才開始相應的檢測工作，當檢測完畢后，系統會把采集到的數據自動制備成報表，通過與參考值進行對照，檢測的結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電機電氣故障檢測的現實需求。

4 ?結語

由于航空發電機的結構復雜，并且各種傳感器上的特征參數也不同，因此比較容易出現電氣故障，傳統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，設計出更加科學的航空發電機電氣故障檢測系統，并進行了現場測試，結果表明該類電氣故障檢測系統具有較簡單的系統操作，運行較為穩定，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，所以其應用前景非常廣闊。

參考文獻

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