FGZ-1F型振动放大器修理技术研究

郭博

摘要：通过分析FGZ-1F型振动放大器各电路模块原理，列举了其常见故障及排故思路，可為同类型产品的修理排故提供参考。

关键词：选频;放大;线性检波;振动放大器

FGZ-1F型振动放大器在内外场修理和调试中经常出现指示器指针摆动、跳动、误差大、信号灯熄灭时间不对等故障。本文通过对FGZ-1F型振动放大器工作原理的剖析，并结合长期以来在修理过程中总结的经验和教训，摸索出FGZ1F型振动放大器常见故障及其排除方法，供修理该型振动放大器时参考。

1 FGZ-1F型振动放大器工作原理

FGZ-1F型振动放大器由两个对称电路组成，它们由同一个电源供电。每个电路分别由选频放大、电压放大、线性检波、比较电路、开关电路、警告信号灯等单元组成，如图1所示。两个独立的电路通过电缆与相应的振动传感器、指示器及警告信号灯相连接，组成各自独立的振动测量指示及发动机过载警告信号灯电路，每台放大器可同时测量并监视两台发动机的过载振动值。

1.1 选频放大器

1）组成结构

选频放大器主要由运算放大器Nl和N2及双T电路组成，如图2所示。RC双T电桥是选频放大器的核心部分，因此重点分析RC双T电桥。

双T电桥原理图如图3所示，它具有两个重要特性，一是电桥的谐振工作频率f，电桥的元件参数一经选定，则电桥的谐振工作频率f也就确定;二是传输系数pT=Vo/ Vs（Vs为输入电压，Vo为输出电压），传输系数pT随着输入信号频率的改变而变化，有下列三种情况。

a.当输入信号的频率f>>fo时，Cl、C2、R3的容抗很小（接近短路），输入信号通过Cl、C2、C3传输到输出端，在空载时β_T=Vo/Vs≈l。

b.当输入信号的频率f

c.当输入信号的频率f=fo时，由Cl、R3、C2支路传输到输出端的信号Vo与由Rl、C3、R2支路传输到输出端的信号Vo大小相等但相位相反，二者相互抵消，总的输出电压为O，即β_T=Vo/Vs≈0。

由双T电桥的传输特性可以看出，双T电桥的功能是从各种频率中选出所需频率，即达到选频的目的。双T电桥的传输特性曲线如图4所示。

2）工作过程

利用振动传感器感受发动机的电信号，经运算放大器Nl放大后的信号分成两路，一路经R8流入N3继续放大，另一路流经Nl的负反馈网络。此负反馈网络由双T电桥和运算放大器N2组成。如前所述，双T电桥对于频率为fo的信号，其传输系数pT～0，即双T电桥输出端当f=fo时，无反馈信号反馈到Nl的输入端，此时Nl有最大的信号输出，流经R8的信号为最大。当f≠fo的信号时，均出现负反馈信号，偏离选频工作频率点愈大，则负反馈就越深，即传输系数β_T越大。综上所述，当f= fo时，放大器的信号可以得到充分放大，而f≠fo时，放大器的信号均较小，达到选频的目的，放大器的输出频率特性曲线如图5所示。

1.2 电压放大

运算放大器N3和电阻R7、R8、R9组成比例放大电路，经电阻R8的选频信号，由该比例放大器放大后，分成两路，一路经电容C3耦合到线性检波变为直流，输送到ZZG-1型振动指示器。另一路经电容C2耦合到比较器进行比较。

1.3 线性检波器

典型线性检波电路由运算放大器N4和二极管V2、V3及电阻Rl0、Rll、R12组成，其主要特点是克服二极管整流时存在的小信号“死区”或非线性失真。运用线性检波器，即是在小信号（信号小于lg）时也能够真实地反映发动机的振动g值。

由线性检波器输出的信号经电位计R17分压后，直接输至振动指示器，指示出发动机的振动负荷值。电容C5-方面作为滤波器，另一方面由于容量大，对于突然变化的大信号可以起缓冲作用，进而达到保护振动指示器的目的。

1.4 比较电路与开关电路

比较电路由集成运放N5和电阻R14、R15、R16、R13组成。开关电路由晶体管V4和电阻R19、R20及继电器Kl组成。

集成运放N5比较器翻转“门槛”电压Vo由电阻R15和电阻R13分压电源电压取得。当没有选频信号或选频信号较小时，N5比较器由电阻R16和R13分压值控制，输出负电压，负电压对开关电路不起作用，继电器Kl不动作，因此警告灯也不亮。

当选频信号放大时（发动机振动强度较大），经电容C2耦合，通过电位计R21分压后加到二极管Vl上整流，在经过电容C4滤波后加到集成运放的输入端，与“门槛”电压Vo进行比较。当信号大于Vo时，比较器立即翻转，输出变成正电压，此电压经过电阻R19加到开关电路晶体管V4的基极上。当信号足够强时，晶体管V4被接通，继电器Kl立即动作，警告信号灯被点亮，显示发动机的振动强度已达到一定值。

延迟电路由电阻R18与电容C6组成，其功能是防止警告灯由于短时间输入假信号（或干扰信号）发亮而干扰空勤机械师和飞行人员的工作和情绪。

1.5 内部检查装置电路

内部检查装置电路的功能是检查整个测振监视系统的工作是否处于良好状态。电路由检查按钮（装在飞机的仪表板上）、继电器3K1和3K2、电容C8、二极管V5、电位器3R6、电阻3R5（另一通道为3R7、3R4）组成。

当按下按钮时，插座1XS3的“3”“4”两点接通，变压器Tl次级输出的15V400Hz交流电压经二极管V5半波整流，并经电容C8滤波后，加至继电器3K1、3K2的线圈，使之吸合，继电器的触点“3”“5”接通。于是15V交流电压加到选频放大器，经电压放大、线性检波，由振动指示器指示出振动加速度在4—7g范围内，与此同时，警告信号灯应亮起。在上述情况下，说明整个系统的工作是正常的。

1.6 外部检查电路

外部检查电路是指振动放大器检查插座1XS4（另一通道为2XS4）及有关电路，插座1XS4专供放大器检查仪检查和调整振动放大器误差使用。

插座1XS4（标有“检I”和“检Ⅱ”的两个插座）安装在振动放大器的面板上，如图6所示。该插座的插针“3”和“4”是115V 400Hz交流电源，作为振动放大器检查仪的电源，插针“2”接地，插针“1”与放大器的输出端相连，用于测量输出的交流信号并观察其波形。当转换开关放在“Ⅱ”位置时，插针“1”与放大器的输入端相连，此时振动放大器检查仪可以将标准信号输给振动放大器，以便检查和调整振动放大器的输出信号误差。

1.7 电源

振动放大器检查仪的电源为115V400Hz交流电源。

变压器Tl的次级“3”“4”和“5”“6”两绕组均输出22V交流电压，经二极管3V1-3V4整流，并经电容3C3-3C4滤波，再经过3N1、3N2稳压，形成正负12V的直流电压，作为两个通道运算放大器及开关电路的电源。变压器Tl输出的27V交流电压是警告灯的电源，变压器Tl输出的15V交流电压分别作为内部检查装置电路中的继电器电源和内部检查装置的振动模拟信号。

2 故障分析和研究

2.1 常见故障

内外场及用户反映的振动放大器故障現象，以及近几年统计的故障率见表1。

2.2 故障分析

1）警告灯延时时间过长

此故障主要原因是电阻R18与电容C6组成的延迟电路，应重点检查电阻R18与电容C6，以及开关电路中继电器Kl。

2）放大器误差大

此故障主要原因是运算放大器N3和电阻R7、R8、R9组成的比例放大电路，应重点检查运算放大器N3。

3）谐振电压输出不够

此故障主要原因是RC双T电桥及选频放大器，应重点检查电容Cl、C2、C3和运算放大器Nl、N2。

4）指示器无缓冲现象

此故障主要原因是电容C5，电容C5可以起缓冲作用，应重点检查电容C5。

5）指示器指示极大

此故障主要原因是运算放大器，应重点检查运算放大器N2、N3和电容C2。

6）指示器不指示

此故障主要原因是运算放大器，应重点检查运算放大器Nl、N2，电阻R21、R19，电容C2、C4，其中任一元件损坏均会造成指示器不指示现象。

7）指示器指零位或指示极小

此故障主要原因是运算放大器，应重点检查运算放大器Nl、N2、N3，电阻Rl0、Rll、R14、R15、R17，电容C2、C3、C4，其中任一个元件损坏均会造成指示器指示零位或极小。

3 结束语

通过对FGZ-1F振动放大器原理的分析和研究，找到了影响产品性能的主要环节，基于此总结的常见故障分析方法可以有效提高振动放大器修理的效率，也可为同类型产品的修理排故提供参考。

由于运算放大器本身存在零点偏移，造成振动放大器在无信号输入时，也会有微弱信号输出，进而造成指示器指示偏移零位，最后导致指示器机械零位与电气零位不在同一刻度。目前还没有找到很好的解决措施，需要技术人员不断提高自身的技术水平，早日找到解决问题的方法。

参考文献

[1]王成豪.航空仪表[M].北京：科学出版社，1992.

[2]某型飞机仪表设备技术培训讲义[Z].西安飞机工业公司，1992。

[3] FGZ-1C振动放大器机载设备维护手册[Z].苏州仪表厂，1987.