飛機上小功率伺服系統(tǒng)儀表的自動測試系統(tǒng)設計

　　摘要：本文針對具有自動調節(jié)功能的小功率伺服系統(tǒng)儀表，設計了一種通用的自動測試系統(tǒng)，并給出了具體的硬件電路和相關軟件流程。實際應用表明，該自動測試系統(tǒng)不僅功能齊全，工作穩(wěn)定可靠，便于地勤人員的維護保障，而且具有使用方便、智能化、集成度高的特點。

　　引言

　　現如今，以具有自動調節(jié)功能的小功率伺服系統(tǒng)為基本結構單元的儀表廣泛應用于飛機上，它采用隨動系統(tǒng)方式實現信號的轉換、解算和遠距傳輸傳送，使信號能量得到放大，不僅可以提高儀表的指示精度和負載能力，而且具有較靈活的輸出和顯示方式^[1]。小功率伺服系統(tǒng)儀表的完好性直接影響到飛機的飛行安全，本文針對飛機上的小功率伺服系統(tǒng)儀表設計了一套通用的自動測試系統(tǒng)。

　　1 航空儀表伺服系統(tǒng)的工作原理

　　航空儀表中所應用的伺服系統(tǒng)實際上是一個電氣機械式位置反饋系統(tǒng)，其原理結構如圖1所示，它主要由傳感器和指示器兩部分組成。在傳感器中，敏感元件測量飛行器的某一物理參數并轉換成控制伺服系統(tǒng)運動的角信號θ₁，再通過變換裝置將角信號θ₁轉換成一定形式電信號e₁輸出給指示器中的接收裝置。在指示器中，當接收裝置的輸入信號e₁與電機組件輸出的反饋信號e₂不一致時(即△e=e₂-e₁≠0)則產生誤差電壓信號△e，該信號經伺服裝置解調放大后控制直流電機組件運轉，以帶動指針和計數器指示，同時為接收裝置提供位置反饋信號e₂(圖1中指示器部分框內的虛線即表征這種機械位置反饋關系)，使△e趨于0，我們把這種狀態(tài)稱為隨動系統(tǒng)的協(xié)調狀態(tài)。當相應的飛行器參數發(fā)生變化時，伺服系統(tǒng)將重復上述過程使系統(tǒng)獲得新的協(xié)調。

　　航儀表伺服系統(tǒng)中的變換裝置和接收裝置在電氣關系上是一個整體部件，合并稱之為比較變換裝置，由它實現主控信號與反饋信號的比較，并轉換成誤差電信號。組成比較變換裝置的器件常用自整角機或旋轉變壓器，它們都具有傳輸精度高、使用壽命長的特點。

　　1 總體設計思想

　　本文設計的通用自動測試系統(tǒng)是以工業(yè)控制計算機為平臺，根據被測設備的測試需求，研制專用的基于GPIB總線數據通訊技術的程控激勵信號發(fā)生器與信號采集處理器等總線擴展卡，制作專用的接口適配器用于連接測試系統(tǒng)與被測單元，對重復占用的信號源以繼電器開關和矩陣開關進行分配，在數字I/O卡的控制下進行。

　　2 硬件設計

　　硬件系統(tǒng)設計框圖如圖2所示，硬件平臺主要由工控計算機、數字I/O卡、三塊同步器卡、測試資源、陣列接口、接口適配器和測試電纜七部分組成：

　　(1)工控計算機：是整機控制中心和操作平臺，除標準IPC配置外，內部擴充有四塊VXI總線擴展卡、數字I/O卡和同步器卡。通過軟件系統(tǒng)和GPIB總線調度系統(tǒng)數字化測試資源對被測對象自動完成數字化檢測，并給出準確的檢測結果。

　　(2)同步器卡：是自行設計基于ISA總線的同步器/分解器，實現軸角信號與數字信號轉化。一方面讀取系統(tǒng)總線送來的數字角度數據，產生電壓信號，作為激勵發(fā)送到儀表;另一方面，它又能接收被測設備輸出的角位信號，將角位信息轉化為角度值。

　　(3)數字I/O卡：在測試系統(tǒng)中，數字I/O卡可觸發(fā)所用繼電器模塊的電磁動作，接收從離散量接口板送來的開關量信號^[3]。