基于Labwindows/CVI某型飞机电源检测系统设计

范雪扬，高玉章，宋伟健

（1.烟台职业学院 山东 烟台 264001；2.海军航空工程学院 山东 烟台 264001）

随着现代科技的不断发展，越来越多的先进的机载设备得到广泛的应用，先进的机载设备的使用对飞机电源系统造成了一定的影响。现代战争形式的多样化，使军事斗争准备变得日益频繁，因此对飞机电源系统的及时准确检测变得尤为重要。在对某型飞机进行维护的过程中，为了实现对飞机供电系统性能是否符合要求进行准确检测，设计一种针对该型飞机电源系统，对于飞行保障工作具有十分重要意义[1-2]。因此，为解决这一问题，设计了一种基于Labwindows/CVI某型飞机电源检测系统，通过采用高可靠、高精度的数据采集与处理系统，用来实现对该型飞机电源的准确测试，满足该型飞机电源测试的需要。

1 总体设计

该检测系统用于该型飞机电源系统地面检测时进行相关电气特性参数的测试，系统主要包括测试计算机 （工控机）、信号调理电路、数据采集系统和打印机等硬件部分和数据采集、数据分析软件等相关软件组成，系统的总体结构图如图1所示。系统共测试64路信号，将被测点采集到的信号（电压和电流等）经过信号调理电路进行调理，并经数据采集系统对被测信号进行采集，通过测试计算机的数据处理软件进行数据处理后得到相应的测试参数，并给出相应测试参数的变化曲线，也能产生相应的波形和测试报表，并对测试结果进行打印。

图1 系统总体结构图Fig.1 System structrue diagram

2 硬件设计

该检测系统的硬件部分主要用来实现数据的采集，主要由测试计算机（工控机）、高速数据采集卡、信号调理电路和打印机等设备组成。数据采集部分主要由信号调理电路和高速数据采集卡组成，用来实现对数据的调理与采集；检测系统的硬件部分的核心是测控计算机，该测控计算机选用研华工控计算机，CPU为P4 2.8 G以上，内存1 G，硬盘500 G以上，配备19寸液晶显示器。信号调理电路主要用来克服测试信号中含有噪声非标准的电压/电流信号，从而实现信号的匹配，并能进行预滤波、抑制干扰噪声。

3 软件设计

为了便于维护和日后的扩展应用，在系统软件设计过程中，采用模块化设计思想。该检测系统的软件设计[1]主要由数据采集模块、数据分析与处理模块和系统帮助模块等组成，系统软件设计的结构图如图2所示。该系统能够对交、直流电源系统的参数进行测试，具有自动加卸负载的功能。系统的测试内容主要包括直流系统和交流系统两大部分组成，直流系统的测试内容有稳态电压、脉动电压、直流畸变系数、浪涌、瞬态电流和稳态电流等。交流系统的测试内容有稳态电压、稳态电流、最大值、三相电压不平衡、相移、波峰系数、总谐波含量、偏离系数、电压调制、畸变系数[3]、浪涌、平均频率、频率漂移、频率调制和瞬态频率等。

图2 系统软件设计结构图Fig.2 Structrue diagram of system software

软件系统设计采用LabWindows/CVI作为开发软件。LabWindows/CVI是一个交互式的、基于标准C语言编程环境的自动测试应用软件，能够将功能强大、使用灵活的C语言平台和用于实现数据采集与处理的测控专业工具结合起来，为用户提供交互开放式的用户界面，LabWindows/CVI开发环境中包含大量的自动代码生成工具和加快开发进程的有用工具，在保留C语言的强大功能和灵活性的同时，能够方便的把函数语句嵌入C源代码中，这使得程序设计的工作量大大降低，极大地提高了工作效率，缩短了开发周期[2]。

在本测试系统中，数据采集模块包括参数设置和负载配置子模块组成，通过测试程序的控制面板对通道和负载进行合理配置，实现对被测信号点的数据采集；系统帮助模块可以解答部分常见问题和注意事项；数据分析与处理模块是整个软件重要组成部分，该部分有许多个子模块组成，主要用来对采集到的保存的数据，进行分析与处理。该模块的主程序采用 LabWindows/CVI编程[4-5]，按照 GJB181-86标准和GJB181A标准进行数据分析，其中按照GJB181-86标准要求进行测试的模块包括交流稳态参数测试、交流电压调制测试、交流频率调制测试、交流谐波分析[6]测试、交流频率瞬变测试、直流电压脉动测试、直流电流测试、交流电压浪涌测试、直流电压浪涌测试等；按照GJB181A的标准要求进行测试的模块包括三相交流稳态参数测试、交流直流分量测试、交流电压瞬变测试、交流频率瞬变测试、交流过频与欠频测试、交流过压与欠压测试、直流电压稳态参数测试、直流电压瞬变测试、直流欠压过压测试等。数据分析与处理模块在运行该模块时，通过点击“数据分析”按钮，系统会弹出文件选择对话框，用来选择要分析的文件；然后调用软件中的子模块实现数据的分析功能；分析完后，可以根据要求选择生成报表并打印或关闭窗口。数据分析与处理程序的流程图如图3所示。

图3 数据分析模块流程图Fig.3 Flowchart of data analysis module

在数据分析与处理模块中，由于数据采集过程中可能是采用多通道同时采集的方法，因此，用户进行数据分析时，首先要对所分析的数据通道和采样频率进行设置，然后再根据需要选择相应的标准，接着通过点击想要进行分析的子模块就可以进入相应的测试程序，最后得到分析结果，其中包含数据结果和相应的波形分析曲线。

4 应 用

该检测系统已经用于对某型飞机电源系统的地面维修检测。在进行瞬态特性实验过程中，发电机转速6 500 rpm，加载40 A负载，测得专用电源负载端电压欠压浪涌分析波形图和相应的频谱分析图如图4所示，测得该调压点的电压最大值为25.23 V，电压最小值为23.19 V。

图4 专用电源负载端电压欠压分析图Fig.4 Undervoltage analysis chart of special power

可以看出，专用电源负载端电压欠压浪涌波形显示和频谱分析均符合要求，并能够按照国军标的要求自动生成相关报表，测试结果的限制曲线为试验的对比分析提供了很大方便。

5 结束语

该检测系统采用模块化设计思想，具有较强的易维护性和可扩展性。系统被应用于某型飞机电源的检测与维护，从实际应用效果来看，检测系统具有运行可靠稳定、人机交互界面友好、测试结果数据准确，并且具有功能强大、操作简单的特点，能够实现了对飞机供电参数的准确测试，达到设计要求，能够为该型飞机电源的维护提供依据。

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