飞机大气信号系统安装台测试仪设计研究

戚素芳,李加超

（国营芜湖机械厂，安徽 芜湖 241007）

大气信号系统安装台PM 是某型飞机CBC 大气信号系统的重要组成部件，用以实现大气信号计算机、电源部件、控制部件与机上其他相关航空电子产品的电气交联。在飞机大修厂、用户外场维护时，一般采用人工方法借助万用表检测大气信号系统安装台的线缆、触点导通性能，由于测试触点多，需要耗费大量的人力，且故障点查找费时费力，工作效率低，人为误差率高，局限性较大。为实现对大气信号系统安装台的自动检测，满足批量测试要求，进一步提高工作效率和修理质量，解放人力资源，为此开展大气信号系统安装台测试仪的设计研究意义较大，有利于正确、快速、高效地诊断产品和排除故障，提高系统的使用可靠性，具有重要的意义。

1 设计思路

基于现有的MPT-5000 线缆分析仪及其配套附件进行资源整合，结合对CBC 大气信号系统的分析，制作专用测试连接电缆，设计VPC 转接模块和检测项目列表，编写检测流程，实现对大气信号系统安装台线缆、触点导通性能的自动化检测。同时将线缆分析仪2048 测试点全部预留，便于后期项目扩展。

2 设计方案

2.1 总体设计

大气信号系统安装台测试仪采用模块化设计思想，以通用性和便捷性为目的，对现有的MPT-5000 线缆分析仪及其配套附件进行拓展，借鉴成熟的技术搭建总体框架，设计VPC 转接模块和检测项目列表，实现自动化检测。

主要技术参数如下：

测试点数： 2048 点（1024 线）；

测试点增量： 150 点增量；

激励电流： 1mA ～2.5A；

低压测试电压： 0.1V ～28VDC 连续可调；

低电压精度： ±0.5% ±0.01V；

阻值范围： 0.2Ω ～49 MΩ(四线测选配）；

导通测试速度：不小于128 点/秒；

高压测试电压： 1500VDC；

绝缘范围： 1MΩ ～49MΩ（±3%）。

2.2 硬件设计

根据MPT-5000 线缆分析仪及其配套附件的原理设计、内场使用环境、内场使用特点等检测需求，结合对CBC大气信号系统的分析，统计大气信号系统安装台检测触点，测试仪的硬件系统主要由机柜、工控机、MPT-5000线缆分析仪、LCR 测试适配器、MUX-150DB 测试模块、VPC 转接模块、测试电缆、被测产品（即：大气信号系统安装台）等组成，测试仪系统结构如图1。

图1 测试仪结构框图

2.2.1 机柜

测试仪选用威图TS8 系列标准19 英寸机柜，该系列机柜已在工厂大量使用，充分利用生产现场已报废设备的机柜，并对其进行改造加工，达到资源利用最大化。

2.2.2 测试电缆

测试电缆用于连接背板总线检测仪与被测产品大气信号系统安装台PM，实现线缆、触点自动导通性能检测，采用Kelvin 四线连接电阻测试技术，共计716 根信号线。由于产品导通性要求较高，导通电阻小于0.5Ω，普通数字万用表两表笔之间存在0.2Ω 左右的阻值。测试仪通过VPC 转接模块、测试电缆对产品进行导通性检测，检测精度难以保证。考虑导线本身电阻对测试结果的影响，在VPC 转接模块电缆的选型上做了严格筛选，最终选定耐压值250V，截面积为的耐高温安装线。电缆性能指标如表1 所示。

表1 高温安装线性能指标

Kelvin 四线连接电阻测试技术是一种电阻抗测量技术，使用单独的对载电流和电压检测电极，相比传统的两个终端传感能够进行更准确的测量。其分离的电流和电压的电极，消除了布线和接触电阻的阻抗。该技术在测试仪中的应用，虽然使得VPC 转接模块和测试电缆制作的工作量增加一倍，其分离的电流和电压的电极，消除了布线和接触电阻的阻抗，将产品测试精度提高到千分之一欧姆级别，如图2 所示。

图2 测试结果对比

2.2.3 VPC 转接模块

VPC 转接模块作为设备与被测产品（大气信号系统安装台PM）的接口，其可靠性和插拔便捷性直接影响设备的人机使用效果。为此，该测试仪将MPT500 中2100个信号端口全部预留在背板总线检测仪侧面，便于后期功能扩展，共计使用7 个VPC 连接器、14 个160 芯安装模块、42 个DB50 插头、2100 个10A 接触偶组件和2100根耐压值250V 的耐高温安装线，如图3 所示。

图3 VPC 转接模块及测试电缆

测试仪选用VPC 公司的i 系列连接器，该连接器具有快卸插拔及插拔寿命高达2 万次的优异性能，如图4 所示。同时一改传统设备前面或后面对外接口的连接模式，采用侧面接口，既方便产品连接测试，又减少测试电缆两端连接部位的应力，大大降低设备电缆的故障率。

图4 i 系列连接器外观（插座/插头）

2.3 软件设计

大气信号系统安装台测试仪是基于MPT-5000 线缆分析的开发利用，可通过软件编程实现，从而使设计难度大为减少，使用MPT Discovery 开发测试程序，它与Windows 操作系统能够兼容，从而可以方便的在Windows平台上通过辅助工具进行线缆连接关系表，编写测试程序、测试数据文件的导入、测试结果生成、存储和打印，最终实现大气信号系统安装台线缆、触点导通性能自动检测功能。软件设计流程如图5 所示。

图5 软件流程

本系统软件的设计采用模块化设计，根据控制功能和接口通信关系，系统软件可分为以下几部分：

工作初始化程序。主要完成系统启动时各个部分正常工作的初始化，包括测试仪自检程序，各模块电路正常工作的初始化程序。

测试控制功能程序。主要负责系统启动时设定标称值、测试模式等。

测试结果显示界面程序。其主要功能是实现测试结果界面显示，实现良好的人机交互功能。

校验程序。根据设备运行的条件和环境定期对MPT系统进行校准和检查，当在特定条件和环境下运行时，校验工具与配套软件校验程序对MPT 系统的测试元件的精度进行检查，并与校准检查工具进行比较。

3 结语

飞机大气信号系统安装台的测试对飞机的修理质量、产量与经济效益都有着重要的影响，而实现自动化测试则是提高工作效率和修理质量，解放人力资源的关键。随着科技的不断进步，越来越多的新设备、新工艺、新技术将会应用到航空产品维修中。通过本文的介绍，望大家在航空产品维修过程中，结合产品特性适时采用一些新设备、新技术，选取适合的测试方法，降低操作人员的工作强度，正确、快速、高效地诊断产品和排除故障，提升飞机机载设备的自动化测试控制水平，提高系统的使用可靠性。