楚至濮，問沛園

（中國飛行試驗研究院，陜西西安，710089）

航空電氣系統(tǒng)絕緣電阻自動測試系統(tǒng)研究

楚至濮，問沛園

（中國飛行試驗研究院，陜西西安，710089）

為了提高航空的安全性，降低發(fā)生故障的概率，很多部門開始深入研究航空電氣系統(tǒng)絕緣電阻自動測試系統(tǒng)，進一步提高測試的準(zhǔn)確度，降低測試成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

航空電氣系統(tǒng)；絕緣電阻；自動測試系統(tǒng)

0 引言

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)很多企業(yè)的絕緣性能測試都使用手動方法測試，例如主要設(shè)備是高阻表，這種測試方式缺點明顯，安全性低、可靠性差、測量精度差，耗費的測量時間長，得到的測量結(jié)果不可靠，在實踐中也發(fā)現(xiàn)容易發(fā)生安全事故，因此當(dāng)前已經(jīng)被淘汰，開始應(yīng)用一種自動化的測試方法，下面就進行深入的分析。

1 航空電氣系統(tǒng)絕緣電阻測試原理和構(gòu)成分析

1.1 測試原理分析

分析具體的測試原理時，可以參考下圖進行分析。從圖中可以清晰的看到，電阻R x是需要測量的絕緣電阻，對于圖中的R1電阻和R2而言，都是已知的分壓電阻、標(biāo)準(zhǔn)限流，通過這些已知條件，利用歐姆定律就可以得出，R x=R2×U1/U0－(R1+R2)，如果在測試電路中加載標(biāo)準(zhǔn)的激勵源電壓，利用信號調(diào)整，或者利用A/D變換電路就可以得到U0，再根據(jù)歐姆定律就可以得到R x的具體數(shù)值[1]。

圖1 測試原理圖

1.2 測試系統(tǒng)的硬件具體構(gòu)成分析

對于使用的測試系統(tǒng)而言，構(gòu)成并不復(fù)雜，包括絕緣電阻值測試單元、人機接口、電源模塊單元、PCI總線系統(tǒng)、工控機、測試電纜等。這些組成部分不會相互連接，方便以后檢修操作，而且都是由獨立的板卡構(gòu)成，為了達到作用效果，設(shè)計人員使用了插拔式結(jié)構(gòu)，檢修時非常方便。應(yīng)用中都是由獨立電源供電的，各組成部分之間不會存在干擾，提高了整體的工作效率?？偩€是用單板方式嵌入到系統(tǒng)中的，可以對測試系統(tǒng)進行管理，對得到的測試數(shù)據(jù)進行處理。使用的測控軟件都存儲在硬盤中。對于 絕緣電阻值測試單元而言，包括測量電路，可以對被測點電壓進行測量，利用PCI總線把測試結(jié)果傳遞到工控機當(dāng)中。對于電源單元而言，使用了分散式多元供電方式，不同的單元之間相互獨立，可以保證系統(tǒng)的抗干擾性[2]。

圖2 測試系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖

2 分析具體的測試流程

測試系統(tǒng)具體應(yīng)用時，測試軟件對其進行控制，有效對不同的單元操作，對被測試點的電壓值進行采集，再結(jié)合理論分析、計算公式得到被測電阻值，計算之后進行數(shù)據(jù)存儲，并提供顯示打印的功能。對于測試信息錄入模塊功能分析，可以根據(jù)需求添加或選擇被測的系統(tǒng)，還可以對測試條件進行選擇，將得到數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中；對初始化模塊功能分析，可以對硬件板卡進行初始化；絕緣測試模塊很重要，對被測設(shè)備的絕緣阻值進行測試，并存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，如果有需要還可以在屏幕上顯示數(shù)據(jù)，為工作人員提供方便。使用了多線程技術(shù)，一個線程進行數(shù)據(jù)顯示，或者對界面進行控制，另一個線程對阻值進行測試。完成測試工作之后，可以利用這一數(shù)據(jù)可以制作報表并打印。測試流程非常重要，如果沒有按照流程操作，得到的數(shù)據(jù)會出現(xiàn)誤差，可以參考下圖進行測試具體流程的分析。

當(dāng)開啟設(shè)備并進入到測試系統(tǒng)軟件之后，對硬件進行初始化操作，對被測對象進行判斷和識別，在此之后，使用的軟件會結(jié)合用戶的選擇自動完成測試點絕緣阻值的測試，將得到的數(shù)據(jù)存儲其中，如果有需要測試工作可以重復(fù)進行，最后是測試數(shù)據(jù)的打印工作[3]。

圖3 系統(tǒng)測試流程圖

3 分析測試的精度

通過上述測試原理可以得知，被測的絕緣電阻R x的阻值很大，根據(jù)這一點可知R2所得到的電壓會很小，在這次測試中使用的激勵電壓是 500V，如果R2= 470kΩ、R 1=100kΩ、R x=100MΩ，就可以計算出U0≈233.6mV。通過分析得知：U0的值比較小，工頻雜波會產(chǎn)生一定的干擾，導(dǎo)致測量誤差。為了保證測量精度，必須對電壓 U0進行濾波處理，同時對其進行隔離放大，具體得到操作方式可以參考下圖。具體濾波時可以分為兩級濾波，一級濾波是R C低通濾波，二級是雙T形帶阻濾波。濾波電路會輸出信號，通過高阻運放AD711的隔離放大電路，可以有效避免輸出信號的干擾。對于這種兩級R C濾波電路而言，能夠及時將干擾信號濾除，利用運放的輸入電流可以減少干擾信號，測量中出現(xiàn)的誤差減少。除此之外，為了降低誤差，要對被測試品進行處理，避免試品潮濕、不能存在嚴(yán)重的污染，為了確保測試安全，可以在測試接口電路中設(shè)計泄漏電流旁路電流，這樣泄漏電流不會經(jīng)過主測試回路，避免泄漏電流導(dǎo)致的誤差。嚴(yán)格按照上述要求進行操作，測試結(jié)果顯示得到的數(shù)值和理論數(shù)值偏差在±5%范圍，測量精度可靠。

圖4 濾波和隔離放大電路原理圖

4 總結(jié)

通過以上對航空電氣系統(tǒng)絕緣電阻自動測試系統(tǒng)分析，系統(tǒng)核心是工控機，可以避免出現(xiàn)磁耦合，避免這方面的誤差。系統(tǒng)中應(yīng)用了濾波電路，可以消除被測設(shè)備和帶電設(shè)備之間產(chǎn)的電容耦合，保證測試精度。在以后的發(fā)展中，領(lǐng)導(dǎo)要重視這方面的工作，積極進行研究，對現(xiàn)有測試方法進行優(yōu)化。

[1]孟立良.航空電氣系統(tǒng)絕緣電阻自動測試系統(tǒng)研究[J].中國科技博覽, 2014(42):171-171.

[2]王修巖,王錦林,林家泉,等.基于最小二乘法的機場助航燈光電纜回路絕緣電阻建模[J].電氣應(yīng)用,2011(12):70-72.

[3]韓琦文.某型導(dǎo)彈電纜網(wǎng)電氣性能檢測系統(tǒng)研發(fā)[D].南京航空航天大學(xué),2016.114-115.

Research on automatic test system of insulation resistance for aviation electrical system

Chu Zhipu,Wen Peiyuan
(Chinese Flight Test Establishment,Xi’an Shaanxi,710089)

In order to improve aviation safety, reduce the probability of failure, in-depth study of aviation electrical system automatic testing system of insulation resistance to many departments, to further improve the test accuracy, reduce test cost, improve the economic efficiency of enterprises.

aviation electrical system; insulation resistance; automatic test system