Pxi测试系统在航空发动机试验中的应用

杨学广

摘 要：当今，自动化测试和控制在速度和品质上的要求更高，Pxi平台应运而生。Pxi的特点是灵活、开放，相辅相成的NI图形化编程软件LabVIEW力挺其在测试测量领域的领先。

关键词：Pxi测试系统；航空发动机；机械性能；电气性能

中图分类号：V263.3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.22.102

航空发动机是航空器的心脏，其主要性能直接决定了航空器的品质。目前，多家航空发动机厂商已经针对军用的发动机进行了研究，研究的核心和重点为降噪、降低耗油量、新能源技术的应用、大幅度提高发动机的推力和减少环境污染等。

1 Pxi测试系统概况

1987年，VXI诞生，IEEE1014-1987是当时先进的PC总线，加速了全球PC工业的发展。如今，基于PC插卡式的数据采集板已经发展为PCI总线的模块化自动测试设备系统，成为全新的测试平台标准。PCI extensions for Instrumentation是面向仪器系统的PCI扩展的一种通用测试系统总线，为测量和自动化系统提供了高性能、高坚固性、低成本的配置方案，保证了发动机正常飞行时的动力来源。

Pxi技术至今已有18年的发展历史，成为了自动化测试和控制的主流平台，也成为了高通道数据采集、混合信号测试、射频与微波测试、半实物仿真等国防与航空航天测控应用中的主导技术，多见于军工、航空航天领域。军工与航空航天行业具有特殊性，对各类测控设备的数字化、智能化和综合化等科技水平要求较高，也加速了高性能的Pxi测控产品和系统级解决方案的创新。Pxi的发展思路是将计算机PCI总线扩展到仪器，充分发挥PC各软硬件的优势。图1所示为Pxi总线测试系统组成形式，全新的18槽机箱采用了第三代PCI Express技术，每个插槽配备8条通道，以匹配24 GB/s的系统总带宽，从而使任何测试和测量系统都能够轻松满足军事和航空航天、机器监测、自动化和工业测试的未来需求。

图1 Pxi总线测试系统

2 Pxi总线技术的优越性

2.1 优良的机械性能

Pxi融合了PC技术、仪器技术和欧卡机械规范，具备了软件标准，数据传输速率高，缩短了系统开发的时间；具有方便系统升级的模块化设计；增加了特殊的冷却和环境要求，并提供了两种与标准Compact PCI系统的互操作方式，模块化结构具有标准的系统电源、集中冷却和电磁兼容性能；具有价格低、易于集成、灵活性较好和开放式工业标准等优点，系统工作寿命内的平均维护成本低。

2.2 优异的电气性能

Pxi保持了PCI总线所有的优点，同时增加了一个10 MHz专用系统参考时钟、总线型触发线和本地线；具有公共触发线、星形触发总线、本地总线和槽间局部总线；高性能的I/O槽位更多；具有“即插即用”仪器驱动程序，从而满足了精确定时、同步和旁带通讯的需要，符合工业环境应用的坚固设计。

3 Pxi测试系统在航空发动机试验中的应用

3.1 航空发动机试验测试参数

航空发动机试验测试参数具体包括以下6个方面：①直流电压与交流电压有效值信号，例如直流为±10 V，交流为36 V，交流115 V；②电阻值参数，例如电缆识别电阻、绝缘电阻、导通电阻等；③频率信号，例如交流电源频率、基准信号等；④时序信号，例如启动信号、停机时间等；⑤稳定信号，例如转速补偿电位等；⑥瞬态信号，例如半波峰值电压、指令信号和起控信号等。

3.2 选配主要的Pxi模块

Pxi模块主要包括以下几个：

Pxi6071E数据采集模块：64路单端/32路差分模拟输入，12位精度，采样速度为1.25 MS/s，输入范围为±0.05～±10 V。

Pxi6711模拟输入模块：8路模拟输出，12位分辨率，最大更新速率为1 MS/s，输出范围为±10 V。

Pxi4060数字万用表模块：NI Pxi-4060为5位半万用表，读取速度最高值为60次/s，直流测量0.02～250 VDC、0.02～10 A，电阻测量0.000 2～200 MΩ，交流测量0.02～250 Vrms、0.02～10 Arms，交流频率0.02～25 kHz。

Pxi17921多路转换开关模块：该多路转换开关是由24个2线继电器组成的，配置分别为48×11线、12×14线和24×12线。Pxi8570扩展模块屏蔽铜电缆连接，距离最大值为10 m。

机箱选配：NI Pxi-1042带通用电源的8槽3U Pxi机箱，内置10 MHz参考时钟、Pxi触发总线、星型触发和本地线。

参考文献

[1]安冬冬，刘文怡，郅银周.基于PCI9054从模式的数据采集卡设计与应用[J].计算机测量与控制，2010（10）.

[2]谢曦鹏，张明勇，高惠中.基于Pxi总线自动测试系统的设计[J].西安航空技术高等专科学校学报，2012（01）.

[3]张路路.基于PCI总线集成电路测试仪接口设计[J].现代电子技术，2012（12）.

〔编辑：王霞〕