航空电气系统绝缘电阻自动测试系统研究

楚至濮，问沛园

（中国飞行试验研究院，陕西西安，710089）

航空电气系统绝缘电阻自动测试系统研究

楚至濮，问沛园

（中国飞行试验研究院，陕西西安，710089）

为了提高航空的安全性，降低发生故障的概率，很多部门开始深入研究航空电气系统绝缘电阻自动测试系统，进一步提高测试的准确度，降低测试成本，提高企业的经济效益。

航空电气系统；绝缘电阻；自动测试系统

0 引言

通过调查发现很多企业的绝缘性能测试都使用手动方法测试，例如主要设备是高阻表，这种测试方式缺点明显，安全性低、可靠性差、测量精度差，耗费的测量时间长，得到的测量结果不可靠，在实践中也发现容易发生安全事故，因此当前已经被淘汰，开始应用一种自动化的测试方法，下面就进行深入的分析。

1 航空电气系统绝缘电阻测试原理和构成分析

1.1 测试原理分析

分析具体的测试原理时，可以参考下图进行分析。从图中可以清晰的看到，电阻R x是需要测量的绝缘电阻，对于图中的R1电阻和R2而言，都是已知的分压电阻、标准限流，通过这些已知条件，利用欧姆定律就可以得出，R x=R2×U1/U0－(R1+R2)，如果在测试电路中加载标准的激励源电压，利用信号调整，或者利用A/D变换电路就可以得到U0，再根据欧姆定律就可以得到R x的具体数值[1]。

图1 测试原理图

1.2 测试系统的硬件具体构成分析

对于使用的测试系统而言，构成并不复杂，包括绝缘电阻值测试单元、人机接口、电源模块单元、PCI总线系统、工控机、测试电缆等。这些组成部分不会相互连接，方便以后检修操作，而且都是由独立的板卡构成，为了达到作用效果，设计人员使用了插拔式结构，检修时非常方便。应用中都是由独立电源供电的，各组成部分之间不会存在干扰，提高了整体的工作效率。总线是用单板方式嵌入到系统中的，可以对测试系统进行管理，对得到的测试数据进行处理。使用的测控软件都存储在硬盘中。对于 绝缘电阻值测试单元而言，包括测量电路，可以对被测点电压进行测量，利用PCI总线把测试结果传递到工控机当中。对于电源单元而言，使用了分散式多元供电方式，不同的单元之间相互独立，可以保证系统的抗干扰性[2]。

图2 测试系统原理结构图

2 分析具体的测试流程

测试系统具体应用时，测试软件对其进行控制，有效对不同的单元操作，对被测试点的电压值进行采集，再结合理论分析、计算公式得到被测电阻值，计算之后进行数据存储，并提供显示打印的功能。对于测试信息录入模块功能分析，可以根据需求添加或选择被测的系统，还可以对测试条件进行选择，将得到数据存储到数据库中；对初始化模块功能分析，可以对硬件板卡进行初始化；绝缘测试模块很重要，对被测设备的绝缘阻值进行测试，并存储相关数据，如果有需要还可以在屏幕上显示数据，为工作人员提供方便。使用了多线程技术，一个线程进行数据显示，或者对界面进行控制，另一个线程对阻值进行测试。完成测试工作之后，可以利用这一数据可以制作报表并打印。测试流程非常重要，如果没有按照流程操作，得到的数据会出现误差，可以参考下图进行测试具体流程的分析。

当开启设备并进入到测试系统软件之后，对硬件进行初始化操作，对被测对象进行判断和识别，在此之后，使用的软件会结合用户的选择自动完成测试点绝缘阻值的测试，将得到的数据存储其中，如果有需要测试工作可以重复进行，最后是测试数据的打印工作[3]。

图3 系统测试流程图

3 分析测试的精度

通过上述测试原理可以得知，被测的绝缘电阻R x的阻值很大，根据这一点可知R2所得到的电压会很小，在这次测试中使用的激励电压是 500V，如果R2= 470kΩ、R 1=100kΩ、R x=100MΩ，就可以计算出U0≈233.6mV。通过分析得知：U0的值比较小，工频杂波会产生一定的干扰，导致测量误差。为了保证测量精度，必须对电压 U0进行滤波处理，同时对其进行隔离放大，具体得到操作方式可以参考下图。具体滤波时可以分为两级滤波，一级滤波是R C低通滤波，二级是双T形带阻滤波。滤波电路会输出信号，通过高阻运放AD711的隔离放大电路，可以有效避免输出信号的干扰。对于这种两级R C滤波电路而言，能够及时将干扰信号滤除，利用运放的输入电流可以减少干扰信号，测量中出现的误差减少。除此之外，为了降低误差，要对被测试品进行处理，避免试品潮湿、不能存在严重的污染，为了确保测试安全，可以在测试接口电路中设计泄漏电流旁路电流，这样泄漏电流不会经过主测试回路，避免泄漏电流导致的误差。严格按照上述要求进行操作，测试结果显示得到的数值和理论数值偏差在±5%范围，测量精度可靠。

图4 滤波和隔离放大电路原理图

4 总结

通过以上对航空电气系统绝缘电阻自动测试系统分析，系统核心是工控机，可以避免出现磁耦合，避免这方面的误差。系统中应用了滤波电路，可以消除被测设备和带电设备之间产的电容耦合，保证测试精度。在以后的发展中，领导要重视这方面的工作，积极进行研究，对现有测试方法进行优化。

[1]孟立良.航空电气系统绝缘电阻自动测试系统研究[J].中国科技博览, 2014(42):171-171.

[2]王修岩,王锦林,林家泉,等.基于最小二乘法的机场助航灯光电缆回路绝缘电阻建模[J].电气应用,2011(12):70-72.

[3]韩琦文.某型导弹电缆网电气性能检测系统研发[D].南京航空航天大学,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