PXI总线的飞机接口控制盒测试平台设计范文

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摘要：现有接口控制盒的测试平台为手动测试平台，操作人员测试强度大，测试质量难以保证，缺乏测试数据的追溯性。本文立足形成某型飞机数字电传系统接口控制盒测试和故障初步诊断能力，通过测试工控机和机械装置协同实现无介入自动测试，利用故障特征码比较和优化实现智能故障诊断，对控制盒类设备测试技术改进具有一定的理论意义和工程使用价值。

关键词：飞机；接口控制盒；自动测试

随着对飞机修理质量和维修效率要求的提高，持续更新接口控制盒的测试手段，完善测试方法，一直是电传控制系统修理研究的重要内容。目前，接口控制盒现有测试平台为手动测试平台，操作人员的测试强度大，而且测试的质量也难以保证，缺乏测试数据的追溯性。当人员需要检测某一信号时，需要将测试仪表的插针线缆插到对应的接线插孔中进行测量。该方法有诸多不足，如受操作人员的生理和心理影响较大，人工操作费时、易出现差错等。试验过程中手工操作量过多，不但存在检查项目的漏检和误检问题，而且可能会发生该接通时断开、该断开时却接通的低级错误，导致修理出现严重质量问题。飞机子系统的漏检和误检故障，若在飞机总装配后发现，将造成返工、返修甚至报废等损失，导致飞机不能按修理节点完成工序任务，若在总装配后依然没有发现，设备将直接带故障飞行，可能带来严重的等级事故。本文立足形成某型飞机数字电传控制系统接口控制盒的测试和故障初步诊断能力，通过测试工控机和机械装置协同实现无介入自动测试，利用故障特征码比较和优化实现智能故障诊断，对接口控制盒类设备测试技术改进具有一定的理论意义和使用价值。

1总体设计

根据被测对象的测试需求，设计测试设备硬件的资源配置，针对两型被测对象设计测试适配电路、信号调理电路、测试电缆等硬件环境；设计被测对象联动机械装置，实现机械装置的受控操作。确定软件开发平台，按照接口控制盒的工艺检测项目设计自动测试工程软件；预留机械装置控制软件接口，实现通讯控制；开展故障判断树的设计和故障特征码优化程序的开发。自动测试平台采用工业标准机箱框架，以pxi总线工业计算机为基础，按照被测对象测试需求和测试工艺实现的要求配置数字万用表模块、通用开关模块、矩阵开关模块、离散IO模块和程控直流电源，自行研制硬件适配和调理电路，故障特征点测试电路，与接口控制盒操作机械装置构成设备硬件平台。测试平台配置1套VPC9025接口模块，该模块具有20英寸平板工作台，为了方便键盘操作与屏幕查看，平台将显示器与键鼠放置在壁挂式支架上。平台外观布局见图1。

2硬件设计

2.1信号阵列接口设计

信号阵列接口是平台所有硬件资源信号的对外输出接口，采用VPC9025接口模块。

2.2适配机箱设计

明确产品接口信号和调理电路后，对不同号产品测试适配机箱进行设计。适配机箱主要功能是实现被测对象的信号传输实现测试功能。同时，测试平台包含两型被测对象，因此增加设计了适配机箱识别电路，用以识别不同测试对象。激励和采集电路需要按照测试工艺需求，输出各种离散指令激励信号，实现控制设备功能测试。同时，测试平台故障诊断功能需要测量被测对象的故障特征点，达到采集特征值数据的目的，因此设计了共用和专用的数据采集电路，如图2。

2.3机械装置设计

机械装置是整个测试系统的硬件组成部分之一，其主体部分是接口控制盒安装固定的机械结构，具备受测试工控机控制和与之通讯的功能，通过安装在其上的电磁推杆和机械动作机构能够实现接口控制盒上开关的拨动和按压操作。为实现按压和拨动两种不同动作，选择长行程和短行程两种电磁推杆。短行程电磁推杆直接实现按压动作，长行程推杆通过直角转换摇杆实现拨动操作，通过橡胶垫、弹簧等零件调整机构实现适合的操作力，并保证操作的准确性。该部分的主要工作是设计专门的工装，并将选型确定的通讯/控制模块电磁推杆和机械结构集成到工装上，实现设计目标。机械装置由三部分构成，第一部分为安装框架底座，该底座可以固定在测试适配器上或者放置在工作台上。在底座上通过铰链连接测试盖板，属于机械装置的第二和第三部分。盖板上安装有推动电磁阀、切换机构及光敏传感器等，可以进行电控，实现控制盒上拨动开关、按键开关的控制，光敏传感器可以采集控制盒指示灯及导光板的光线变化。

3测试软件设计

测试系统软件包括性能测试软件和故障诊断软件两大部分。

3.1性能测试软件

性能测试软件设计包括测试内容管理、工艺测试项目实现和机械装置通讯和控制三部分内容。项目软件运行环境为Windows7。软件开发平台选用在自动化测试系统方面广泛使用的LabWindows/CVI虚拟仪器开发平台。性能测试软件划分为测试管理层、功能程序层和仪器驱动层3个层次结构，并且预留故障诊断模块接口。测试管理层包含UI界面，用于测试任务执行和功能调用、管理测试项目和测试数据。功能程序层通过子程序库实现软件的工艺测试功能，供管理层在执行测试任务时调用，同时实现与机械装置的接口。仪器驱动层由各仪器和硬件板卡的驱动程序组成，设计过程中安装到检测仪中，使用时由测试软件调用仪器驱动程序函数树进行加载。

3.2故障诊断功能设计

故障诊断定位功能属于软件功能的一部分，它由故障字典和诊断软件两部分组成。运用故障树分析法建立被测对象故障原因和可测量的外部特征之间的关系。利用该关系加以条件判断可以将故障特征对应到各个器件故障的底事件，诊断软件提取测试软件测试到的被测对象特征值，通过逻辑关系在故障字典中查找底事件，实现故障定位。

4结语

本文设计了一种飞机接口控制盒自动测试平台，针对接口控制盒参数测试点多、人工操作繁杂、测试结果一致性和可追溯性差的问题，硬件上基于PXI总线设计通用测试资源平台和专用测试机械装置；软件上选用LabWindows/CVI开发平台，设计了模块化性能测试模块和基于特征参数向量的故障特征码优化和判断软件。很好地解决了接口控制盒人工测试中的问题，提高了测试自动化水平，经工程实践验证取得了良好的效果。

参考文献：

[1]张汝麟.我国数字电传飞行控制技术的发展[A].面向新世纪的中国航空[C].北京：中国航空学会，2001

[2]路亚峰，陈义军，温新岐等．虚拟仪器技术研究现状与发展[J]．国外电子测量技术，2010，29(11)：35—37．

[3]柯铭铭，路平．故障树在无人机发射机故障诊断中的应用[J]．现代电子技术，2011，34(19)：18-20．

作者：黄兴 刘文波 郭佳 单位：南京航空航天大学 国营芜湖机械厂