飛機燈光告警系統(tǒng)自動測試設(shè)備研制

張凱，姜靜，劉迪

(海軍航空工程學(xué)院 控制工程系，山東 煙臺 264001)

摘要：告警控制盒是飛機燈光告警系統(tǒng)的核心部件，采集來自飛機各系統(tǒng)的告警信號，經(jīng)分析處理后控制信號燈盒點亮、熄滅與閃爍來表達不同的告警信息。對告警控制盒進行了測試需求分析，基于ATE硬件平臺設(shè)計了自動測試電路，采用了總線程控儀器和圖形化測試軟件等技術(shù)，實現(xiàn)了告警控制盒的功能和性能自動測試。經(jīng)部隊使用表明，該設(shè)備具有測試效率高、人機交互界面友好和操作簡單等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：燈光告警系統(tǒng)；告警控制盒；自動測試設(shè)備

doi：10.11823/j.issn.1674-5795.2015.02.07

中圖分類號：TB971；TP302

收稿日期：2014-12-02；修回日期：2015-01-04

作者簡介：張凱(1974-)，女，山東濟寧人，副教授，主要研究方向為自動測試技術(shù)；姜靜(1970-)，男，山東煙臺人，副教授，主要研究方向為航空特設(shè)。

Design of Auto Test Equipment for Plane Light Alarm System

ZHANG Kai，JIANG Jing，LIU Di

(Department of Control Engineering，NAEI，Yantai 264001，China)

Abstract：The alarm control box as the key part of plane light alarm system is used to express different alarm information by controlling signal light boxes to light on，light off or flicker.The test source requirements of the alarm control box are introduced in detail and the design of test circuit for the alarm control box based on ATE hardware platform is also given.Some technologies such as bus program controlling instruments and GUI test software are applied to realize functions verification.The equipment performance is validated by the army in the following respects：greater efficiency，easy to operate and friendly graphical user interface.

Key words：light alarm system；alarm control box；auto test equipment

0引言

告警信息是飛機飛行信息中極為重要的一類，是在飛機系統(tǒng)工作異?；蝻w行環(huán)境出現(xiàn)危險時發(fā)出的警告信息，幫助飛行員準(zhǔn)確判斷當(dāng)前飛行狀況，對飛機的安全飛行起到關(guān)鍵作用。

告警感受方式可分為視覺告警、聽覺告警和觸覺告警三類，其中視覺告警是最主要的告警方式，通常采用燈光告警系統(tǒng)。故障信息可分為危險級故障、警告級故障、注意級故障和狀態(tài)級故障共四級故障類型，不同級別的故障對應(yīng)不同的告警處理邏輯。

在飛機維護保障過程中需要對機載燈光告警系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的性能參數(shù)和功能進行測試校驗。本文基于自動測試系統(tǒng)(ATS)對機載燈光告警系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備—告警控制盒進行離位測試[1]，完成功能和性能檢測。

1自動測試系統(tǒng)簡介

某型飛機儀表電氣設(shè)備自動測試系統(tǒng)[2]由硬件平臺和軟件平臺組成。硬件平臺包括測控計算機、測試資源(程控電源、程控開關(guān)、數(shù)字多用表等)和陣列接口；軟件平臺包括測試系統(tǒng)管理模塊、測試程序集模塊、故障診斷模塊和儀器驅(qū)動程序模塊等。

基于系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計測試適配器和測試電纜，構(gòu)建被測設(shè)備的離位測試電路。測試程序按照測試邏輯流程控制測試資源為被測設(shè)備施加電源和輸入信號，并對設(shè)備的輸出信號進行測量，完成被測設(shè)備的功能性能自動測試和故障診斷[3]。

2告警控制盒測試需求分析

2.1組成和功能

燈光告警系統(tǒng)由告警控制盒、主告警燈、危險級燈盒、警告級燈盒、注意級燈盒和狀態(tài)級燈盒組成，用于顯示發(fā)動機、燃油、液壓、電氣、儀表等分系統(tǒng)的故障狀態(tài)，完成提示警告和危險警告。

告警控制盒主要由電源部分(穩(wěn)壓電源電路和調(diào)壓電源電路)、輸入部分(采集電路)、控制部分(輸入緩沖接口電路、微計算機電路、輸出緩沖接口電路)和輸出部分(驅(qū)動電路)組成，其原理框圖如圖1所示。告警控制盒采集飛機各分系統(tǒng)輸出的故障信號，對其分析處理后將告警信息在各警告燈盒上顯示出來，控制輸出信號使相應(yīng)信號燈和主警告燈點亮、熄滅與閃爍。

圖1　機載燈光告警系統(tǒng)組成

2.2工作原理

機上各系統(tǒng)輸出的多路故障信號(正控或負控故障信號，信號特征可參見表2)通過信號采集電路送進告警控制盒，告警盒內(nèi)部微處理器對信號進行分析處理，若有故障發(fā)生則根據(jù)不同級別的故障對應(yīng)的告警處理邏輯控制對應(yīng)的燈盒信號燈燃亮。

1)上電自檢功能：上電后，所有信號燈均燃亮，維持0.5 s后全部熄滅，則表示系統(tǒng)自檢通過，進入正常工作狀態(tài)。當(dāng)外部無故障信號輸入時，系統(tǒng)處于等待工作狀態(tài)，全部信號燈不亮。

2)告警功能：當(dāng)機上各分系統(tǒng)輸出故障信號有效時，告警控制盒按照輸入故障信號的危險等級控制對應(yīng)的燈盒信號燈燃亮或閃爍。

3)自檢功能：按下檢燈按鈕時所有信號燈閃爍或燃亮；松開檢燈按鈕時所有信號燈熄滅。

4)日夜轉(zhuǎn)換/亮度調(diào)節(jié)功能：可調(diào)節(jié)告警燈盒的亮度。

2.3測試項目

告警控制盒的測試項目如表1所示。

表1　告警控制盒的測試項目

2.4測試需求分析

在自動測試系統(tǒng)硬件平臺下構(gòu)建告警控制盒的工作和測試電路，需要對告警控制盒的工作電源、輸入故障信號、控制信號和輸出信號等進行測試需求分析，如表2所示。

表2　告警控制盒的測試需求分析

3告警控制盒自動測試系統(tǒng)設(shè)計

3.1測試電路設(shè)計

基于表2的測試需求分析，采用自動測試系統(tǒng)硬件平臺的測試資源設(shè)計告警控制盒的離位測試電路[3]，通過測試適配器和測試電纜完成告警控制盒和自動測試系統(tǒng)的陣列接口的電氣連接。

系統(tǒng)硬件平臺中程控直流電源的輸出電壓可設(shè)置為28 V，并可程序控制電源輸出的通斷，滿足告警控制盒工作電源要求。

對告警控制盒進行功能測試，故障信號等開關(guān)量輸入信號采用28 V或0 V來模擬產(chǎn)生。將程控直流電源輸出28 V的高端串接多路單刀單擲繼電器(SPST)控制來產(chǎn)生告警控制盒需要的多路正控輸入信號、檢燈信號和復(fù)位信號(28VDC有效)。將程控直流電源輸出低端(接地)串接多路單刀單擲繼電器(SPST)控制來產(chǎn)生告警控制盒需要的多路接地負控輸入信號(地有效)。

用一單刀雙擲開關(guān)(SPDT)分別接程控電源的高端和低端(接地)為告警控制盒提供28V/地信號的日夜轉(zhuǎn)換信號。采用程控電阻來模擬產(chǎn)生亮度調(diào)節(jié)可變電阻，程控電阻選用Racal 4072，阻值范圍為0~1 kΩ，調(diào)節(jié)精度為0.1 Ω。

告警控制盒亮度控制輸出控制燈盒亮度的可變直流電壓信號(12~24 V)采用數(shù)字多用表來測量。

告警控制盒輸出的燈盒驅(qū)動信號為OC門輸出，外部提供小于24 V電壓，地有效(<1.5VDC)。某路燈盒驅(qū)動信號若為“地”狀態(tài)則對應(yīng)燈為“燃亮”，若為“開”狀態(tài)對應(yīng)燈為“熄滅”，若為“地”、“開”交互周期變化狀態(tài)則對應(yīng)燈為“閃亮”。本文設(shè)計了多路“地/開”開關(guān)量狀態(tài)測量板[4]來測量燈盒輸出的驅(qū)動信號狀態(tài)，一路“地/開”開關(guān)量信號檢測電路如圖2所示。輸入端的電壓信號被分壓后和基準(zhǔn)電壓比較放大后經(jīng)光耦隔離輸出TTL電平至數(shù)字I/O板，數(shù)字I/O板選用Agilent E1458A。測控計算機通過數(shù)字I/O控制指令實時讀取該路“地/開”開關(guān)量輸入信號對應(yīng)的邏輯狀態(tài)(0/1)，測試程序可根據(jù)讀取的邏輯狀態(tài)序列判斷對應(yīng)故障燈的顯示狀態(tài)(燃亮、熄滅或閃亮)。

圖2　“地/開”開關(guān)量信號檢測電路

限于篇幅，綜合上述設(shè)計得到告警控制盒的簡化測試原理電路，如圖3所示。

圖3　告警控制盒測試原理電路

3.2測試流程設(shè)計

在測試程序設(shè)計時需要對測試流程進行詳細設(shè)計，按照告警控制盒的測試項目(表1)，結(jié)合告警控制盒的測試電路(圖3)的程控資源(如程控電源、程控繼電器、程控電阻、程控開關(guān)量測量板和數(shù)字多用表等)和測控邏輯，進行分項目的測試流程設(shè)計。以危險級告警—火警告警功能測試為例說明告警控制盒的項目測試流程設(shè)計，如圖4所示。當(dāng)發(fā)生火警時，紅色火警告警燈閃亮，按壓該燈復(fù)位后，火警告警燈停止閃爍變?nèi)剂粒钡交鹁婢盘柵懦蛳Ш笙纭?/p>

圖4　火警告警功能測試流程

3.3測試程序設(shè)計

測試程序采用LabWindows/CVI[5]編制，基于動態(tài)鏈接庫技術(shù)分別設(shè)計了測試程序框架和測試程序[6]，測試程序運行主界面如圖5所示。

圖5　告警控制盒測試程序運行主界面

告警控制盒的故障告警功能測試按照告警信息的危急程度分為危險級、警告級、注意級和狀態(tài)級四類，各級故障又包含多路故障信號，測試程序需要對每一路故障信號進行功能測試。測試程序按照測試流程時序邏輯要求控制程控直流電源、程控繼電器和程控電阻等測試資源為告警控制盒施加各種激勵信號，同時利用程控開關(guān)量狀態(tài)測量板自動測量并自動判斷燈盒驅(qū)動輸出信號狀態(tài)(燃亮、熄滅或閃亮)，自動完成邏輯判斷，給出測試結(jié)果和數(shù)據(jù)，實現(xiàn)告警控制盒告警功能的自動測試，極大地提高了測試效率。測試程序運行方式多樣：既可實現(xiàn)所有測試項目的連續(xù)測試，也可對某一項進行單獨測試。若某項測試超差可以對該項重新測試以確認發(fā)生超差。既可通過自動測試提高測試效率，也可通過虛擬儀器面板子界面(圖6)來實現(xiàn)人機交互測試，方便維修調(diào)試。

圖6　告警控制盒測試交互子界面示例

測試數(shù)據(jù)以Access數(shù)據(jù)庫形式存儲，便于查看和打印，測試數(shù)據(jù)示例如表3所示。

表3　測試數(shù)據(jù)示例

4結(jié)論

基于自動測試系統(tǒng)平臺，采用圖形化測試界面和虛擬儀器控制技術(shù)實現(xiàn)了飛機燈光告警系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備告警控制盒的功能和性能測試，測試界面簡捷直觀，操作簡單，具有測試效率高、測試方式多樣、人機交互好、工作穩(wěn)定可靠等特點。

參考文獻

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2014年頒布的國家計量技術(shù)法規(guī)目錄(部分)

1.計量檢定規(guī)程

現(xiàn)行規(guī)程號規(guī)程名稱被代替規(guī)程規(guī)范號定價JJG22-2014內(nèi)徑千分尺檢定規(guī)程JJG22-200324.00JJG139-2014拉力、壓力和萬能試驗機檢定規(guī)程JJG139-1999,JJG157-200821.00JJG311-2014焦距儀檢定規(guī)程JJG311-199624.00JJG342-2014凝膠色譜儀檢定規(guī)程JJG342-199321.00JJG349-2014通用計數(shù)器檢定規(guī)程JJG349-200124.00JJG431-2014輕便三杯風(fēng)向風(fēng)速表檢定規(guī)程JJG431-198621.00JJG449-2014倍頻程和分數(shù)倍頻程濾波器檢定規(guī)程JJG449-200130.00JJG525-2014斜塊式測微儀檢定器檢定規(guī)程JJG525-200227.00JJG569-2014最大需量電能表檢定規(guī)程JJG569-198821.00JJG602-2014低頻信號發(fā)生器檢定規(guī)程JJG602-1996,JJG64-1990,JJG230-1980JJG608-2014懸臂梁式?jīng)_擊試驗機檢定規(guī)程JJG608-198924.00JJG629-2014多晶X射線衍射儀檢定規(guī)程JJG629-198921.00JJG691-2014多費率交流電能表檢定規(guī)程JJG691-199027.00JJG705-2014液相色譜儀檢定規(guī)程JJG705-200227.00JJG707-2014扭矩扳子檢定規(guī)程JJG707-200321.00JJG776-2014微波輻射與泄露測量儀檢定規(guī)程JJG776-199218.00JJG808-2014標(biāo)準(zhǔn)測力杠桿檢定規(guī)程JJG808-199324.00JJG823-2014離子色譜儀檢定規(guī)程JJG823-199321.00JJG885-2014滾動軸承寬度測量儀檢定規(guī)程JJG885-199521.00JJG887-2014圓錐滾子標(biāo)準(zhǔn)件測量儀檢定規(guī)程JJG887-1995JJG952-2014瞳距儀檢定規(guī)程JJG952-200021.00JJG981-2014阿貝折射儀標(biāo)準(zhǔn)塊檢定規(guī)程JJG981-200324.00JJG1095-2014環(huán)境噪聲自動監(jiān)測儀檢定規(guī)程30.00JJG1096-2014列車尾部安全防護裝置主機檢測臺檢定規(guī)程18.00JJG1097-2014綜合驗光儀(含視力表)檢定規(guī)程33.00JJG1098-2014醫(yī)用注射泵和輸液泵檢測儀檢定規(guī)程21.00JJG1099-2014預(yù)付費交流電能表檢定規(guī)程18.00JJG1100-2014流氣正比計數(shù)器總α、總β測量儀檢定規(guī)程18.00JJG1101-2014醫(yī)用診斷全景牙科X射線輻射源檢定規(guī)程21.00JJG1102-2014固定式α、β個人表面污染監(jiān)測裝置檢定規(guī)程18.00JJG1103-2014標(biāo)準(zhǔn)扭矩扳子檢定規(guī)程21.00

2.計量技術(shù)規(guī)范

現(xiàn)行規(guī)范號規(guī)范名稱被代替規(guī)范規(guī)程號定價JJF1015-2014計量器具型式評價通用規(guī)范JJF1015-200218.00JJF1016-2014計量器具型式評價大綱編寫導(dǎo)則JJF1016-200918.00JJF1022-2014計量標(biāo)準(zhǔn)命名與分類編碼JJF1022-199151.00JJF1067-2014工頻電壓比例標(biāo)準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)規(guī)范JJF1067-200027.00JJF1149-2014心臟除顫器校準(zhǔn)規(guī)范JJF1149-200633.00JJF1154-2014四輪定位儀校準(zhǔn)規(guī)范JJF1154-200624.00JJF1261.4-2014轉(zhuǎn)速可控型房間空氣調(diào)節(jié)器能源效率標(biāo)識計量檢測規(guī)則JF1261.4-201275.00JJF1261.7-2014平板電視能源效率標(biāo)識計量檢測規(guī)則JF1261.7-201339.00JJF1261.8-2014電動洗衣機能源效率標(biāo)識計量檢測規(guī)則JF1261.8-201345.00JJF1261.13-2014復(fù)印機能源效率標(biāo)識計量檢測規(guī)則33.00JJF1261.14-2014高壓鈉燈能源效率標(biāo)識計量檢測規(guī)則36.00JJF1261.15-2014家用電冰箱能源效率標(biāo)識計量檢測規(guī)則66.00JJF1442-2014寬帶同軸噪聲發(fā)生器校準(zhǔn)規(guī)范18.00JJF1443-2014LTE數(shù)字移動通信綜合測試儀校準(zhǔn)規(guī)范36.00JJF1444-2014直流比較儀式測溫電橋校準(zhǔn)規(guī)范27.00JJF1445-2014落錘式?jīng)_擊試驗機校準(zhǔn)規(guī)范24.00JJF1446-2014阻抗管校準(zhǔn)規(guī)范(傳遞函數(shù)法)21.00JJF1447-2014衍射時差法超聲探傷儀校準(zhǔn)規(guī)范24.00JJF1448-2014超導(dǎo)脈沖傅里葉變換核磁共振譜儀校準(zhǔn)規(guī)范18.00JJF1449-2014崩解時限測試儀校準(zhǔn)規(guī)范18.00JJF1450-2014輕便磁感風(fēng)向風(fēng)速表型式評價大綱27.00JJF1451-2014輕便三杯風(fēng)向風(fēng)速表型式評價大綱27.00JJF1452-2014電接風(fēng)向風(fēng)速儀型式評價大綱27.00JJF1453-2014角運動傳感器(角沖擊絕對法)校準(zhǔn)規(guī)范21.00JJF1454-2014數(shù)字抖動儀校準(zhǔn)規(guī)范27.00JJF1455-2014電視視頻信號分析儀校準(zhǔn)規(guī)范48.00JJF1456-2014通信用光偏振度測試儀校準(zhǔn)規(guī)范21.00JJF1457-2014線纜測試儀校準(zhǔn)規(guī)范24.00JJF1458-2014磁軛式磁粉探傷機校準(zhǔn)規(guī)范21.00JJF1459-2014醫(yī)用診斷X射線管電荷量(mAs)計校準(zhǔn)規(guī)范18.00JJF1460-2014噪聲系數(shù)分析儀校準(zhǔn)規(guī)范JJG839-199330.00JJF1461-2014小功率傳遞標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)規(guī)范27.00JJF1462-2014直流電子負載校準(zhǔn)規(guī)范30.00JJF1463-2014無源互調(diào)測試儀校準(zhǔn)規(guī)范33.00JJF1464-2014界面張力儀校準(zhǔn)規(guī)范24.00JJF1465-2014絲網(wǎng)張力計校準(zhǔn)規(guī)范21.00JJF1466-2014針管剛性測量儀校準(zhǔn)規(guī)范27.00JJF1467-2014數(shù)字音頻源校準(zhǔn)規(guī)范24.00JJF1468-2014無指向性聲源校準(zhǔn)規(guī)范21.00JJF1469-2014應(yīng)變式傳感器測量儀校準(zhǔn)規(guī)范21.00JJF1470-2014多參數(shù)生理模擬儀校準(zhǔn)規(guī)范27.00JJF1471-2014全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)信號模擬器校準(zhǔn)規(guī)范33.00JJF1472-2014過程儀表校驗儀校準(zhǔn)規(guī)范30.00JJF1473-2014醫(yī)用診斷X射線非介入電流儀校準(zhǔn)規(guī)范18.00JJF1474-2014醫(yī)用診斷X射線非介入式管電壓表校準(zhǔn)規(guī)范27.00JJF1475-2014彈簧沖擊器校準(zhǔn)規(guī)范18.00JJF1476-2014表面輪廓表校準(zhǔn)規(guī)范21.00JJF1477-2014輪胎花紋深度尺校準(zhǔn)規(guī)范18.00JJF1478-2014高強螺栓檢測儀校準(zhǔn)規(guī)范21.00

3.計量檢定系統(tǒng)表

現(xiàn)行檢定系統(tǒng)表號檢定系統(tǒng)表名稱被代替檢定系統(tǒng)表號定價JJG2059-2014電導(dǎo)率計量器具檢定系統(tǒng)表JJG2059-199016.00JJG2060-2014PH(酸度)計量器具檢定系統(tǒng)表JJG2060-199016.00

2015年頒布的國家計量技術(shù)法規(guī)目錄(部分)

1.計量檢定規(guī)程

現(xiàn)行規(guī)程號規(guī)程名稱被代替規(guī)程規(guī)范號定價JJG175-2015工作標(biāo)準(zhǔn)傳聲器(靜電激勵器法)檢定規(guī)程JJG175-1998JJG536-2015旋光儀及旋光糖量計檢定規(guī)程JJG536-1998JJG814-2015自動電位滴定儀檢定規(guī)程JJG814-1993JJG860-2015壓力傳感器(靜態(tài))檢定規(guī)程JJG860-1994JJG913-2015浮標(biāo)式氧氣吸入器檢定規(guī)程JJG913-1996JJG926-2015記錄式壓力表、壓力真空表和真空表檢定規(guī)程JJG926-1997JJG1104-2015動態(tài)光散射粒度分析儀檢定規(guī)程JJG1105-2015氨氣檢測儀檢定規(guī)程JJG1106-2015工作用靜止式諧波有功電能表檢定規(guī)程JJG1107-2015自動標(biāo)準(zhǔn)壓力發(fā)生器檢定規(guī)程JJG1108-2015鐵路支距尺檢定規(guī)程JJG1109-2015鐵路支距尺檢定器檢定規(guī)程JJG1110-2015鐵道車輛輪對輪位差、盤位差測量器檢定規(guī)程JJG1111-2015鐵道車輛輪重測定儀檢定規(guī)程

2.計量技術(shù)規(guī)范

現(xiàn)行規(guī)范號規(guī)范名稱被代替規(guī)范規(guī)程號定價JJF1261.16-2015儲水式電熱水器能源效率標(biāo)識計量檢測規(guī)則JJF1501-2015小功率LED單管校準(zhǔn)規(guī)范JJF1502-2015基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器校準(zhǔn)規(guī)范JJF1503-2015電容薄膜真空計校準(zhǔn)規(guī)范JJF1504-2015空氣超聲測量儀校準(zhǔn)規(guī)范JJF1505-2015聲發(fā)射檢測儀校準(zhǔn)規(guī)范JJF1506-2015適調(diào)放大器校準(zhǔn)規(guī)范JJF1507-2015標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的選擇與應(yīng)用技術(shù)規(guī)范JJF1508-2015同位素豐度測量基準(zhǔn)方法技術(shù)規(guī)范JJF1509-2015電阻應(yīng)變式壓力傳感器型式評價大綱