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        某型組合導(dǎo)航系統(tǒng)故障分析及預(yù)防

        2020-08-28 09:04:16王紅李禮喬邦江方濤鄧松簡武真廖敬驍
        中國設(shè)備工程 2020年16期
        關(guān)鍵詞:脈沖數(shù)加速度計原理圖

        王紅,李禮,喬邦江,方濤,鄧松,簡武真,廖敬驍

        (國營長虹機(jī)械廠,廣西 桂林 541000)

        1 故障情況

        某型組合導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行修前功能測試時,發(fā)現(xiàn)Z軸加速度計極性Az輸出脈沖數(shù)不合格,輸出脈沖數(shù)超出標(biāo)準(zhǔn)范圍。整機(jī)測試純慣性導(dǎo)航精度不合格,Z軸加速度計極性Az輸出脈沖數(shù)不合格將會導(dǎo)致純慣性導(dǎo)航精度不合格,故部件測試與整機(jī)測試結(jié)果一致。

        2 故障分析

        針對部件測試出現(xiàn)的故障現(xiàn)象,以加速度計極性Az輸出脈沖數(shù)不合格為突破口,按照故障樹分析方法,以“加速度計極性Az輸出脈沖數(shù)不合格”為最初事件建立故障網(wǎng)絡(luò),如圖1所示,并對各種可能的故障網(wǎng)絡(luò)中的分支逐項進(jìn)行研究分析。

        圖1 故障樹

        2.1 二次電源模塊故障

        某型組合導(dǎo)航系統(tǒng)的二次電源工作原理圖如圖2所示,以27V為基源,通過DC/DC變換,輸出慣導(dǎo)系統(tǒng)所需的+5V、±15V、±19V、浮15V等特殊直流電源。其中±15V用于給加速度計供電,若該電壓輸出不正常,會造成加速度計工作異常,最終表現(xiàn)為加速度計極性輸出脈沖數(shù)。該電壓在對該組合導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行部件聯(lián)調(diào)測試時可以測到,測得該電壓為14.99V和-15.03V,符合技術(shù)要求。因此二次電源模塊故障可以排除。

        2.2 量化器故障

        圖2 二次電源工作原理圖

        某型組合導(dǎo)航系統(tǒng)的量化器工作原理圖如圖3所示,接收加速度計輸出的電壓信號,通過特定設(shè)計的V/F變換電路,將電壓信號轉(zhuǎn)換為脈沖信號,再通過計數(shù)器計數(shù)輸出脈沖數(shù)。量化器模塊位于A4板上,通過更換備件(整機(jī)測試合格)上的A4板,組合導(dǎo)航系統(tǒng)功能正常,由此可排除量化器故障。

        圖3 量化器工作原理圖

        2.3 Z軸加速度計故障

        某型組合導(dǎo)航系統(tǒng)的Z軸加速度計為慣性器件,采用±15V供電。該組合導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行部件聯(lián)調(diào)時,對該型組合導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行加速度計極性測試,當(dāng)Z軸輸入為g時,加速度計極性Az輸出脈沖數(shù)為-146147,而標(biāo)稱值約為-30萬個脈沖數(shù);Z軸輸入為-g時,加速度計極性Az輸出脈沖數(shù)為146131,標(biāo)稱值約為30萬個脈沖數(shù)。更換合格的加速度計后,故障排除。因此可以判斷Z軸加速度計故障。

        3 機(jī)理分析

        某型組合導(dǎo)航系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)為將慣性敏感器件陀螺儀和加速度計直接安裝在臺體上,原理圖如圖4所示:

        圖4 慣性敏感器件連接圖

        組合導(dǎo)航系統(tǒng)中,通過加速度計輸出的信號經(jīng)處理后得到組合導(dǎo)航系統(tǒng)的縱向、橫向的加速度信息。之后通過使用上面得到的姿態(tài)矩陣把坐標(biāo)系變換導(dǎo)航使用的動參考坐標(biāo)系軸向,從而得到。把得到的結(jié)果經(jīng)過算法處理就可以得到組合導(dǎo)航系統(tǒng)的位置、姿態(tài)、速度等信息。

        該型組合導(dǎo)航系統(tǒng)對準(zhǔn)的路線是,通過處理加速度計和陀螺儀的輸出信號,從而得到正角速度。把得到的數(shù)值提供給姿態(tài)矩陣,姿態(tài)矩陣就會實時更新,之后通過得到的結(jié)果以及加速度計的輸出信號計算得到脈沖數(shù)。

        加速度計極性輸出的功能為X軸指向地,脈沖數(shù)為正,X軸指向天,脈沖數(shù)為負(fù);Y、Z軸指向地,脈沖數(shù)為負(fù),Y、Z軸指向天,脈沖數(shù)為正。加速度計三軸輸入為±1g時,脈沖數(shù)絕對值在280000~310000之間。加速度計三軸輸入為0g時,脈沖數(shù)絕對值小于4000。Z軸加速度計如果出現(xiàn)故障,將直接導(dǎo)致Z軸輸出給量化器板的信號異常,從而導(dǎo)致量化器的計數(shù)器計數(shù)的脈沖值超差。加速度計為慣性器件,容易損壞,在經(jīng)過長時間貯存后,在整機(jī)測試、分解及部件轉(zhuǎn)運過程中,可能使加速度計出現(xiàn)故障,使組合導(dǎo)航系統(tǒng)測試出現(xiàn)加速度計Az輸出脈沖數(shù)不合格。

        4 結(jié)語

        綜上所述,更換Z軸加速度計,擰緊相關(guān)連接線纜,對該型組合導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行通電測試,測試性能全部合格,故障排除。為保證經(jīng)過修理后的組合導(dǎo)航系統(tǒng)各項性能合格,運行穩(wěn)定,排除潛在故障,對更換了Z軸加速度計的組合導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境試驗,在試驗過程中對組合導(dǎo)航系統(tǒng)性能進(jìn)行各項性能測試,均能夠滿是技術(shù)指標(biāo)要求。經(jīng)分析認(rèn)為,此組合導(dǎo)航系統(tǒng)的故障機(jī)理具有一定的參考價值,針對此類問題應(yīng)采取以下措施。

        (1)避免產(chǎn)品長時間超負(fù)荷工作。由于產(chǎn)品工作特性所決定了它的工作能力,超負(fù)荷工作會導(dǎo)致器件因本身發(fā)熱而損壞。

        (2)在產(chǎn)品維護(hù)中要細(xì)心對產(chǎn)品內(nèi)部灰塵的清理。產(chǎn)品從一個地方移動到另一個地方的過程中會吸附空氣中的懸浮粒,在產(chǎn)品通電使用過程中這些懸浮物電離并帶電,容易造成產(chǎn)品工作不正常。

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