熊凯建，兰东霖，周元元
（国营芜湖机械厂，安徽 芜湖 241007）
飞行参数记录系统主要用来采集和记录飞机在整个飞行过程中的重要数据，与飞机的飞行安全密切相关，是飞机上一种重要的机载电子设备，它主要由信息采集转换部件、信息记录保护部件、辅助参数设定部件3个部件组成。根据某型飞机机载飞行参数记录系统的功能及其维修检测要求设计的专用检测综合试验台以工控机为核心，完成信号源激励、各种信号的控制切换，应用程序的开发管理。综合试验台既能对飞行参数记录系统进行整机试验和检测；
又能单独对各部件的性能进行试验和检测；
并能对测试数据存储、查询、制表、绘制记录曲线。
综合试验台的硬件部分由直流稳压电源、交流隔离电源、激励信号源、逻辑控制电路、信号检测与显示、适配器等部件组成，如图1所示，系统激励信号源主要用于产生系统检测和信息采集转换部件、信息记录保护部件、辅助参数设定部件各部件单独检测的全部直流模拟信号、交流信号、数字信号和开关信号等；
逻辑控制信号主要用于产生系统及各部件处于各种工作状态的控制信号；
信号检测与显示部分，主要完成激励信号源的自检、各种直流稳压电源电压值的监测、信息记录保护部件记录参数信号的读出、信息采集转换部件记录信号（输出）的检测、各部件工作状态信号的检测；
直流稳压电源提供满足系统测试和单部件测试所需的各种不同功率、不同电压值的直流稳压电源；
交流隔离电源主要解决测试设备所用电源与供电电网的隔离；
工控机是测试设备的核心，激励信号源、逻辑控制电路、信号检测等部分均受控于工控机，被检测参数的显示、存储、处理和打印输出、系统与单件检测的项目设置、检测流程、检测方法、测试设备自身的自检及故障显示等均由工控机完成。适配器主要完成信号的连接、分配以及部分信号间的转换，以满足产品检测和信号检测的要求。
图1 试验台组成框图
综合试验台的软件部分包括下位机软件和上位机软件。下位机软件采用C语言编程，实现硬件初始化，各部件性能检测，模拟产生飞行参数的12路并行码，工作状态转换的时间检测，与上位机进行串口，并口通讯，故障检测等。上位机软件Lab Windows编程，实现与下位机的通讯，控制各部件检测，批量传输数据，实现数据处理与结果显示等功能。上位机软件框图如图2所示。
图2 上位机软件框图
综合试验台基本采用的是自制板卡，板卡图纸资料不全，焊接质量较差，线路连接复杂，老化严重，故障多发，典型故障如下：多个地址测试值为0、126/127/128地址跳动、设备测试过程中无法测试”256”转“512”状态转换时间、辅助参数设定部件单测时无日期、架次值显示。
2.1 故障1多个地址测试值为0
查看设备资料，发现多个地址测试都与频率有关，测试频率板信号输出异常。频率板电路原理图如图3所示：频率板主要由晶振电路经分频器、驱动保护电路与电平转换电路产生10240Hz、2560Hz、640Hz、91Hz、16Hz等固定周期信号，幅度要求为0-±2.5V。另外经分频、模拟开关电路、驱动电路产生1Hz频率信号作为一次性指令信号，0.5Hz信号作为辅助参数设定部件检查指示灯信号。拆下频率板，单板加电测试，晶振电路输出正常，在端口测试发现设备频率板4路频率信号无输出，依次往电路前级测试，发现分频器输出正常，故障点在电平转换电路，进一步检测发现，电平转换电路2个运放地线未连接好，飞线后输出正常，故障排除。
图3 频率板电路原理图
2.2 故障2，126/127/128地址跳动
根据设备说明书及产品测试工艺中得知，126/127/128地址均为频率信号输出测试。在检查设备频率板卡时发现，正常工作时频率板卡上+5V与-5V电源灯应交替闪烁，当前板卡工作时为+5V指示灯长亮。使用万用表交流频率档测试时，发现部分频率信号并未输出。更换频率板卡，故障依然出现。
将板卡取出后，测试发现主板上频率板接口并没有-5V电压输入。进一步梳理信号走向发现-5V电压由主板提供经继电器切换输入至频率板，用万用表测量主板提供的-5V电压正常，判断是继电器不工作导致故障。更换继电器后，故障排除，设备工作正常。
2.3 故障3设备测试过程中无法测试256转512状态转换时间
根据系统测试要求，“256”到“512”状态转换时间须小于2s，当系统工作在“256”状态时，同步脉冲周期为4ms，工作在“512”状态时，同步脉冲周期为2ms，当发出状态转换信号开始，内部定时器开始计时，同时检测12位二进制并行码的同步脉冲位，不断检测同步脉冲的周期，当同步脉冲的周期由4ms变为2ms时，表明状态转换已经完成，定时器停止计时，所测得的时间即“256”到“512”状态转换时间
按工艺要求在操作面板上，将“256”状态切换到“512”，用示波器采集同步脉冲信号，发现其周期一直为2mS，未发生变化。判断状态转换信号异常，该信号由上位机控制激励信号源产生并经继电器板切换，设备自检通过，说明信号源正常，应该是继电器板的相应的继电器不动作导致状态转换信号切换不正常。拆下继电器板，单板加电测试查看继电器动作，发现D6、D25继电器不动作，已损坏，更换继电器后故障排除。
2.4 故障4，辅助参数设定部件单部件测试时无日期、架次值显示
辅助参数设定部件的检测原理如图4所示，当接通27V电压时，接通模拟负载，通过检测负载上的电压值，判断辅助参数设定部件提供电压的性能；
在辅助参数设定部件上设定辅助参数，检测仪读出相应的数值；
模拟给出“保险丝”及“检查”正常工作状态信号，检查相应的指示灯电路是否正常。
图4 辅助参数设定部件检测原理图
辅助参数设定部件单部件测试时，电压检测正常，“保险丝”及“检查”指示正常，在产品上设定日期、架次辅助参数，检测界面显示日期、架次长为0，偶尔正常。梳理产品与设备接口关系，发现检测时用到的关键信号有：27V、5V、0.5Hz频率信号、1.024S同步脉冲信号，6路编码信号。用示波器测试5V、27V电压正常，检查接地也正常；
0.5Hz频率信号测试正常，1.024s同步脉冲信号由工控机程序控制产生，断开产品在插头处测试正常，显示日期架次的6路编码信号是由5TZ产品内部电路产生，产品确认是好的，测量产品设备连接线缆正常，意味着6路编码信号也正常送到了设备处理。怀疑软件程序问题，断开产品，在DOS系统里运行测试程序，并把6路编码信号其中1路人为接地，测试结果也正确的随之改变，表明软件方面无异常。
排故陷入僵局，考虑到设备老化，应考虑带负载能力。连接产品，拆开插头在线测量发现1.024s同步脉冲带载时，高电平为2.8V，断开产品测试高电平是5V，判断设备老化严重带负载能力下降导致电平拉低到中间值，出现不定态。仔细梳理信号走向，发现1.024s同步脉冲还经过CODE板驱动，进一步检查发现，CODE板该信号接+5V上拉电阻为10K，经计算判断其驱动能力不够，更换上拉电阻为330Ω后，故障排除。
本文通过某型飞行参数记录系统检测试验台4起故障的排除，掌握了设备的功能构成、工作原理，产品与设备之间的接口定义，识别出了单部件测试与整机系统测试信号间的差别，梳理了系统各模块间的交联关系。提高了设备故障排除及修复的及时性和有效性。
本次修理中整理总结的DOS系统软件测试技术、频率合成技术、继电器检测技术可运用到其他计算机检测设备的研制和修理中。本次修理中整理总结的负载带载能力测试方法，为其他计算机设备类似故障的修理提供了思路。
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