一种基于飞机结构强度试验的控制线缆检测技术

赵婵 张旭洲

摘 要：在全尺寸飞机结构强度试验中，协调加载控制系统对试验件施加载荷并实施闭环控制，保证加载精度的同时实现加载的可控性。连接各环节的控制线缆的好坏直接影响试验的安全性，为了解决控制线缆的故障检测问题，提出了一种检测方法，对其输出信号进行有效检测，能够在控制线缆接入控制系统闭环回路之前实现线缆完好性检查，提高设备可靠性，保障试验件安全。

关键词：结构强度试验；闭环控制；控制线缆；检测方法

中图分类号：V216 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）20-0147-02

Abstract： In the full-scale structural strength test of aircraft， the coordinated loading control system exerts load on the test piece and carries out closed-loop control， which ensures the loading accuracy and realizes the controllability of loading at the same time. The quality of the control cable connected to each link directly affects the safety of the test. In order to solve the problem of the fault detection of the control cable， a detection method is proposed， which can effectively detect the output signal of the control cable， realize the cable integrity check before the control cable is connected to the closed-loop of the control system， and improve the reliability of the equipment in order to ensure the safety of the test piece.

Keywords： structural strength test； closed loop control； control cable； detection method

1 概述

在全尺寸飛机结构静力/疲劳试验中，整个控制回路的试验加载控制系统、试验执行元件、测量元件、试验件由各种线缆连接，试验需求的线缆数量规模大，数量多。试验安装的线缆是否完好，不仅关系着试验执行元件是否能正常使用，以及加载控制系统的命令是否能够正确顺利的传达，测量元件获得的反馈数据能否完整准确的传回，更关系着试验能否顺利安全的进行和试验件的安全[1]。

在现有条件下，由于各种线缆自身的原因，无法直接从外观或表面上检测其好坏，其线缆内部导线的多样性更为具体分析线缆状态带来了更大的困难。传统方法通过万用表对线缆进行测量，一是耗时耗力，二是准确性不高，容易出现误操作。

为此，本文提出了一种在结构强度试验中准确检测控制线缆故障，增强试验设备的可靠性，确保不因试验设备原因引起试验件损坏，同时保证控制精度的线缆检测装置。

2 总体方案

充分考虑检测目的，既能够对试验用控制线缆直接进行检测，快速直观准确得出控制线缆是否正常，又能够发现问题的具体部位，试验人员方便及时处理。架构如图1所示。

3 技术实现

3.1 系统组成

该装置由检测组件，输出面板，输出开关面板组成。输出面板包含连接线缆的可更换的插座，输出开关面板包含若干开关和指示灯。该装置使用9V电池提供电源，电流在控制线缆和装置中构成一个整体回路，通过电流检测控制线缆的通断好坏。控制线缆中内部导线两两一组，相互并联，通过测试装置的连接件，分别与装置中的一个发光二极管串联。任意一组线不通，打开该组开关时，该组发光二极管无反应，就可以迅速发现问题并进行排查。

3.2 原理分析

如图2所示，使用时，将控制线缆的两头分别与装置相对应的连接件连接上，接通电源，并依次按下检测开关，指示灯是否正常发亮表明该指示灯对应的控制线缆内部传输线是否正常。该装置能快速检测线缆中每根导线的通断状况，检测其导通、短路、开路、错接的连接关系、状态及其所处位置，检测应接壳体（或屏蔽层）的导线是否良好连接，不应接壳体（或屏蔽层）的导线是否出现异常连接。

4 电路设计

4.1 二极管驱动电路

设备使用过程中需要灵活的人机交互，所以在二极管电路设计过程中引入了继电器自锁环节[2]，能够在信号触发以后自动报警，如图3所示。

4.2 蜂鸣器驱动电路

二极管灯亮起时，同时驱动蜂鸣器鸣叫，使检测人员更迅速的发现故障，及时处理，如图4所示，蜂鸣器驱动电路。

整个控制电路设计使用了最少的元件种类、最少的元件数量，采用最合理的元件布局，使得结构清晰明了，整个装置轻便，节省空间，实现了优化的方案。

5 试验验证

为了验证装置的可靠性和有效性，对其进行了测试验证。首先做了功能测试，功能达到设计要求，电路工作正常，元件工作稳定。其次搭建了试验平台，选取了200根传感器线缆，200根伺服阀线缆和200根电磁阀线缆进行检测。将每根线缆的两头接入检测装置，线缆正常时，装置运行正常；线缆故障时，装置反应迅速，做出相应动作，通知试验人员及时处理。

6 结束语

目前，该装置已应用于多种型号飞机的静力/疲劳试验中，在各项试验中及时有效地检测出故障线缆。该装置可以有效提高控制线缆检测效率，保障试验安全，但在实际应用过程中，存在二极管过流发热等问题[3]，将在后续研究中解决。

参考文献：

[1]何洪波，叶峻江，李春龙.测试仪开关矩阵检测方法研究[J].中国测试，2016，42（7）：31-34.

[2]许可，叶永恒，王英.便携式ADSL线缆测试仪的设计[J].山西电子技术，2010，1：37-38+41.

[3]凌飞.基于MSP430F149单片机的线缆检测系统设计[J].今日电子，2013，6：55-57.

[4]杨家驹.拉压垫加载技术在飞机结构强度试验中的研究[J].科技创新与应用，2017（06）：80.