基于凌華DAQ-2204的飛機電氣參數綜合測試系統

關鍵字：DAQ-2204；虛擬儀器；國家軍用標準

對于飛機電氣系統來說，在其生產檢修過程中都需要對其電氣參數進行測試，然而，由于飛機電氣參數的多樣性，致使在進行某一電氣系統的測試時需要使用各種不同的測量儀器及儀表，這就增加了測試設備的投資和測試工作的繁瑣性。因此，有必要采用一套多功能的飛機電氣參數測試系統。

1、測試系統的功能簡介

飛機電氣參數綜合測試系統是根據飛機電氣系統設計和檢驗的需要而研制的一套專用測試設備，主要用于飛機供電系統、靜止變流器、變壓整流器及變壓器等電氣系統和產品地面試驗時的電氣特性參數測試，以評估被測對象的電氣特性是否滿足相關的國家軍用標準和設計規范的要求。

該測試系統主要基于凌華公司的DAQ-2204多功能采集卡，并與虛擬儀器技術相結合，不僅可以測量國家軍用標準GJB181-1986和最新修訂的GJB181A中規定的一些需要采用特殊數據采集和分析方法才能測量的參數，還可實時記錄多個通道的波形，在飛機電氣系統地面實驗時可替代示波器、萬用表和頻譜分析儀等儀器的功能；本測試系統還能回放已記錄的歷史數據，能夠按照國軍標的要求自動生成并打印測試報表和測試結果曲線對比圖。此外，利用采集卡上的數字I/O實現了對負載的加卸控制和參數的同步測試。

為便于和其它分析系統共享測試數據，該系統還實現了與局域網互聯。

2、飛機電氣參數測試的特點

對于現有的軍用和民用航空電氣系統，其核心部件的測試雖然有所不同（主要是激勵源、激勵位置和時機及測試點的不同），但其內在檢測實質卻是一致的：在一定時刻及一定位置對被測系統加一激勵，然后從適當的時刻和位置獲取系統相應信息，最后通過分析軟件計算出電氣系統的各種性能參數值，從而對被測系統的性能作出相應的評估。

3 硬件實現原理

該測試系統的硬件部分主要由工控機、PCI數據采集卡、信號調理電路、傳感器以及打印機等組成，如圖1所示。

圖1、電氣參數綜合測試系統結構示意圖

3.1 數據采集卡及工控機

PCI數據采集卡是測試系統的核心部分，該系統選用了凌華公司的多功能數據采集卡DAQ-2204，它具備64路單端或32路差分模擬輸入通道，其單通道最高采樣頻率為3MS/s，12位分辨率；DAQ-2204通過掃描方式獲取各個通道的采樣數據，當掃描12路差分通道的信號時可以保證每個通道的采樣頻率在100kS/s以上，從而保證了按照國軍標GJB181的要求進行穩態參數測試；選擇DAQ-2204作為采集卡的另一個原因是它配備了同步數字量輸入口（SDI），DAQ-2204采樣數據的低4位就是SDI輸入位，通過SDI獲取調理板的觸發和定時信號，可以很方便地實現瞬態參數測試和穩態浪涌電壓分析；此外，利用DAQ-2204的24路通用數字I/O實現了對電氣負載的軟件加載和卸除，從而增加了系統的控制功能。所有這些性能均保證了對瞬態轉換特性及按照國軍標GJB-181要求的各種穩態和瞬態的測試。

鑒于電氣系統試驗現場有較大的電磁干擾，同時為保證系統具有良好的實時數據采集和快速分析能力，該系統選用了一臺高檔工控機作為主控制器。

3.2 傳感器與信號調理

該測試系統的被測信號包括飛機電氣系統的各種電壓和電流信號。其中，電壓信號直接進入調理箱，經過精密電阻分壓后進入測試系統；電流信號先經過LEM傳感器轉變為電壓信號，再由精密電阻取樣后進入測試系統。由于對包括交、直流電壓畸變和交流電壓的直流分量在內的三種參數的測試有特殊要求，在該測試系統中專門設計了相應的調理電路，以改善系統的帶寬和動態性能，從而提高了整個系統的綜合測試能力。

4 軟件設計方案

該系統作為一套電氣參數綜合測試系統，對分析軟件的要求比較嚴格，不僅要求軟件運行穩健，還必須做到功能完善、執行效率高及數據管理方便。因此，該系統的應用軟件開發平臺選擇了在測控界享有盛譽的圖形化開發軟件——LabVIEW7，利用虛擬儀器技術實現整個測量分析軟件。LabVIEW7是高效的圖形化開發環境，它集簡單易用的圖形化開發方式、靈活強大的編程語言和豐富的數據分析模塊于一身，可以大大縮短開發周期和提高軟件質量。

用戶在購買DAQ-2204時，凌華公司隨板卡提供了針對LabVIEW開發平臺的驅動軟件包——D2K-LVIEW，它保證了用戶在不需要開發板卡底層驅動的情況下通過簡單的設計即可實現功能完善的測試系統軟件模塊。有了D2K-LVIEW的支持，在進行基于LabVIEW的測控軟件設計時，不必花費大量時間去開發相應的板卡驅動，用戶在使用凌華公司的產品時像使用NI公司的產品一樣方便。

測試分析軟件根據測試內容的不同，分為兩部分：國軍標GJB181-1986規定的參數測試和國軍標GJB181A規定的參數測試。第一部分根據測試內容的不同分為幾個子模塊，包括：測試通道參數設置模塊、三相交流穩態電壓分析模塊、交流電壓調制分析模塊、交流穩態浪涌電壓分析模塊、頻率分析模塊、直流穩態電壓分析模塊、功率及功率因數測量模塊和勵磁參數測試模塊；在GJB181A部分包括交流畸變測試模塊和直流畸變測試模塊等。每個測試模塊由主控制模塊統一調度，并且都實現了測試數據存儲、回放和測試報表生成打印等功能。

圖2和圖3分別是電氣參數綜合測試系統的軟件結構圖和三相交流穩態電壓分析界面

圖2、電氣參數綜合測試系統的軟件結構圖

圖3、三相交流穩態電壓分析界面

5 結束語

該飛機電氣參數綜合測試系統是根據航空電氣系統的特點而專門研制的，主要用于飛機電氣系統生產和維修時的檢驗和測試，其交、直流穩態電壓和相移的測量精度達到了0.2%，瞬態測試精度也達到了0.5%，頻率精度為0.02%，完全滿足國軍標GJB181-1986和GJB181A的測試要求，已被多個航空電氣系統的生長廠和科研院所采用，效果令人滿意。

參考文獻：

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[2] 呂永健，王瑾，謝文俊. 智能接口在飛機電源自動測試系統中的應用.測控技術，2002，（9）.

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