飞机位置传感器测试设备研究

摘要：飞机传感器附件种类繁多但基本原理相似，本文以自动油门开关组件试验台为例，分析了研制传感器测试设备的方法。该测试设备的测试数据准确可靠，测试台综合化程度高，研制思路可供維护人员和设计人员参考。

关键词：传感器;零位;定位孔;试验台

传感器在飞机上的应用非常广泛，飞机上大约有2000～4000个传感器，飞机上操作机构的位置是通过位置传感器显示到关联仪表上的。然而，位置传感器的检修常常被忽略，这些传感器由于长期运行，加之飞机运行过程中各种恶劣工况环境的影响，常常造成器件的损坏、偏差甚至失效[1]。鉴于此，保证位置传感器的准确性至关重要。

一般情况下，传感器的测试是将传感器调节到不同工作位置，检查转换的电信号是否在厂家要求的范围内。大部分厂家提出的调整方法是手动调整到要求的测试点，误差较大，也有部分厂家提供了自动测试的专用设备，但价格昂贵。另外，修正传感器的起始点是修理传感器附件的重要内容。飞机上位置传感器的零位有标识，在测试时需要首先将位置传感器调整到标记位置，但现有的生产厂家提供的调整方法通常要求工作者用肉眼观察标识再手动调整确定零位，这种方法导致零位调整的误差较大，甚至超过了制造厂家规定的误差范围，从而使依据零位确定的其他位置更不准确。这样的传感器安装到飞机上会造成飞机延误，甚至可能引起巨大的安全事故。

基于以上情况，研制了一种飞机位置传感器自动化测试设备，该测试设备能够满足飞机附件厂家的测试要求，同时可减少手动操作对测试的影响。下文以自动油门开关组件试验台为例进行说明。

1 试验台的电气设计

本文中设计的自动油门开关组件试验台包括控制开关、PLC可编程逻辑控制器、步进电机驱动器、编码器、角度显示表、双出轴步进电机减速机以及相关的连接线缆。测试过程中需要外接相关的测量仪表。图1所示为试验台的结构组成。当被测试的附件连接到试验台时，通过控制开关给PLC可编程逻辑控制器发出信号，PLC接收到控制信号后按照预定速度发出脉冲信号给步进电机驱动器，步进电机驱动器控制步进电机转动，带动旋转工装转动被测附件。

试验台采用常州诺立电器生产的56GP326B12-57H250E40行星步进减速电机及相应的驱动器，精度为0.02˚，编码器使用手册推荐的Tans-Tek公司生产的0607-0000型编码器，精度为0.05˚，使整个系统的测试精度小于0.1˚。采用西门子S7-200 PLC编程控制模块控制电机，电机可在粗调、中调、细调三种速度下旋转，满足对不同速度的测试要求。角度表选用国产DK900进行显示，显示值的分辨率为0.001˚[3]。使用了两个3位9档旋钮开关，每档开关接通一个测试点。测试箱留有连接外围仪表的接口，外围仪表连接后可测量相应位置的电信号。

2 试验台的工装设计

2.1 连接工装设计

如图2所示，试验工装包含试验工装底板，以及在底板上安装的试验件安装板（用于安装微动开关试验件）、换向器（输入轴连接旋转电机，两个输出轴分别连接角度测量编码器和试验件的旋转轴）、角度测量编码器安装板（用于安装角度测量编码器）、旋转电机安装板（用于安装旋转电机）、电机支撑块（用于支撑旋转电机，基本保证旋转电机水平）。试验工装底板下安装有6个地脚以保证其稳固。

2.2 定零工装设计

通过研究大量传感器起始位的特点，发现通过位置传感器的安装孔与零位之间的几何关系可以确定零位，并且非常准确可靠。

自动油门开关组件在飞机上安装时，需要使用螺钉通过附件的定位孔将其安装到飞机上。零位是缺齿对红点，如图3所示。通过几何关系可得曲柄在两个定位孔连线的中垂线上时自动油门开关组件回到起始位。基于这一原理制作了定零工装（见图2中所示定零工装）。根据实物测量，确保定零工装的高度在测试夹具安装孔的中垂线上，这样曲柄旋转到零位工装上时即为附件的零位。

3 试验台的优点

试验台的优点在于：首先，设计了测试传感器的零位工装，这样可以模拟传感器在飞机上安装位置的零位。同时，使用PLC控制电机驱动附件转动，精度达到0.1˚，分辨率达到0.001˚，可以更准确地进行故障定位。其次，该测试设备集成了所有测试点，操作简单易行。最后，该试验台使用了大量国产设备，价格便宜，可节约成本[4]。

4 结束语

根据上述设计思路，已成功设计出自动油门开关组件试验台、襟翼位置传感器试验台、迎角传感器试验台等，这些试验台能根据飞机地面维护工作的要求全面检测传感器的性能。对比这几年的使用数据可以看出，新的试验台大大降低了返修率，提高了工作效率，深受使用人员的好评。

参考文献

[1]郭继爽.转速传感器及其关联仪表故障检测研究[J].Internal Combustion Engine & Parts.2017，（3）：75.

[2]郝世勇，战祥新.飞机电气附件综合试验台的研制[J].中国科技信息.2011，（9）：82.

[3]王占勇，王晓刚，郭刚.飞机离心传感器测试装置的设计与实现[J]. Hydraulics Pneumatics & Seals.2017，（3）： 49-52.

[4] 白杰，张驰，李书名.飞机气动附件试验台测试系统的设计[J].中国民航大学学报.2010，（4）：29-31.

作者简介

邹迎欢，工程师，长期从事飞机附件测试设备的研发工作。