飞机灯光告警系统自动测试设备研制

飞机灯光告警系统自动测试设备研制

张凯，姜静，刘迪

(海军航空工程学院 控制工程系，山东 烟台 264001)

摘要：告警控制盒是飞机灯光告警系统的核心部件，采集来自飞机各系统的告警信号，经分析处理后控制信号灯盒点亮、熄灭与闪烁来表达不同的告警信息。对告警控制盒进行了测试需求分析，基于ATE硬件平台设计了自动测试电路，采用了总线程控仪器和图形化测试软件等技术，实现了告警控制盒的功能和性能自动测试。经部队使用表明，该设备具有测试效率高、人机交互界面友好和操作简单等优点。

关键词：灯光告警系统；告警控制盒；自动测试设备

doi：10.11823/j.issn.1674-5795.2015.02.07

中图分类号：TB971；TP302

收稿日期：2014-12-02；修回日期：2015-01-04

作者简介：张凯(1974-)，女，山东济宁人，副教授，主要研究方向为自动测试技术；姜静(1970-)，男，山东烟台人，副教授，主要研究方向为航空特设。

Design of Auto Test Equipment for Plane Light Alarm System

ZHANG Kai，JIANG Jing，LIU Di

(Department of Control Engineering，NAEI，Yantai 264001，China)

Abstract：The alarm control box as the key part of plane light alarm system is used to express different alarm information by controlling signal light boxes to light on，light off or flicker.The test source requirements of the alarm control box are introduced in detail and the design of test circuit for the alarm control box based on ATE hardware platform is also given.Some technologies such as bus program controlling instruments and GUI test software are applied to realize functions verification.The equipment performance is validated by the army in the following respects：greater efficiency，easy to operate and friendly graphical user interface.

Key words：light alarm system；alarm control box；auto test equipment

0引言

告警信息是飞机飞行信息中极为重要的一类，是在飞机系统工作异常或飞行环境出现危险时发出的警告信息，帮助飞行员准确判断当前飞行状况，对飞机的安全飞行起到关键作用。

告警感受方式可分为视觉告警、听觉告警和触觉告警三类，其中视觉告警是最主要的告警方式，通常采用灯光告警系统。故障信息可分为危险级故障、警告级故障、注意级故障和状态级故障共四级故障类型，不同级别的故障对应不同的告警处理逻辑。

在飞机维护保障过程中需要对机载灯光告警系统关键设备的性能参数和功能进行测试校验。本文基于自动测试系统(ATS)对机载灯光告警系统关键设备—告警控制盒进行离位测试[1]，完成功能和性能检测。

1自动测试系统简介

某型飞机仪表电气设备自动测试系统[2]由硬件平台和软件平台组成。硬件平台包括测控计算机、测试资源(程控电源、程控开关、数字多用表等)和阵列接口；软件平台包括测试系统管理模块、测试程序集模块、故障诊断模块和仪器驱动程序模块等。

基于系统硬件平台设计测试适配器和测试电缆，构建被测设备的离位测试电路。测试程序按照测试逻辑流程控制测试资源为被测设备施加电源和输入信号，并对设备的输出信号进行测量，完成被测设备的功能性能自动测试和故障诊断[3]。

2告警控制盒测试需求分析

2.1组成和功能

灯光告警系统由告警控制盒、主告警灯、危险级灯盒、警告级灯盒、注意级灯盒和状态级灯盒组成，用于显示发动机、燃油、液压、电气、仪表等分系统的故障状态，完成提示警告和危险警告。

告警控制盒主要由电源部分(稳压电源电路和调压电源电路)、输入部分(采集电路)、控制部分(输入缓冲接口电路、微计算机电路、输出缓冲接口电路)和输出部分(驱动电路)组成，其原理框图如图1所示。告警控制盒采集飞机各分系统输出的故障信号，对其分析处理后将告警信息在各警告灯盒上显示出来，控制输出信号使相应信号灯和主警告灯点亮、熄灭与闪烁。

图1　机载灯光告警系统组成

2.2工作原理

机上各系统输出的多路故障信号(正控或负控故障信号，信号特征可参见表2)通过信号采集电路送进告警控制盒，告警盒内部微处理器对信号进行分析处理，若有故障发生则根据不同级别的故障对应的告警处理逻辑控制对应的灯盒信号灯燃亮。

1)上电自检功能：上电后，所有信号灯均燃亮，维持0.5 s后全部熄灭，则表示系统自检通过，进入正常工作状态。当外部无故障信号输入时，系统处于等待工作状态，全部信号灯不亮。

2)告警功能：当机上各分系统输出故障信号有效时，告警控制盒按照输入故障信号的危险等级控制对应的灯盒信号灯燃亮或闪烁。

3)自检功能：按下检灯按钮时所有信号灯闪烁或燃亮；松开检灯按钮时所有信号灯熄灭。

4)日夜转换/亮度调节功能：可调节告警灯盒的亮度。

2.3测试项目

告警控制盒的测试项目如表1所示。

表1　告警控制盒的测试项目

2.4测试需求分析

在自动测试系统硬件平台下构建告警控制盒的工作和测试电路，需要对告警控制盒的工作电源、输入故障信号、控制信号和输出信号等进行测试需求分析，如表2所示。

表2　告警控制盒的测试需求分析

3告警控制盒自动测试系统设计

3.1测试电路设计

基于表2的测试需求分析，采用自动测试系统硬件平台的测试资源设计告警控制盒的离位测试电路[3]，通过测试适配器和测试电缆完成告警控制盒和自动测试系统的阵列接口的电气连接。

系统硬件平台中程控直流电源的输出电压可设置为28 V，并可程序控制电源输出的通断，满足告警控制盒工作电源要求。

对告警控制盒进行功能测试，故障信号等开关量输入信号采用28 V或0 V来模拟产生。将程控直流电源输出28 V的高端串接多路单刀单掷继电器(SPST)控制来产生告警控制盒需要的多路正控输入信号、检灯信号和复位信号(28VDC有效)。将程控直流电源输出低端(接地)串接多路单刀单掷继电器(SPST)控制来产生告警控制盒需要的多路接地负控输入信号(地有效)。

用一单刀双掷开关(SPDT)分别接程控电源的高端和低端(接地)为告警控制盒提供28V/地信号的日夜转换信号。采用程控电阻来模拟产生亮度调节可变电阻，程控电阻选用Racal 4072，阻值范围为0~1 kΩ，调节精度为0.1 Ω。

告警控制盒亮度控制输出控制灯盒亮度的可变直流电压信号(12~24 V)采用数字多用表来测量。

告警控制盒输出的灯盒驱动信号为OC门输出，外部提供小于24 V电压，地有效(<1.5VDC)。某路灯盒驱动信号若为“地”状态则对应灯为“燃亮”，若为“开”状态对应灯为“熄灭”，若为“地”、“开”交互周期变化状态则对应灯为“闪亮”。本文设计了多路“地/开”开关量状态测量板[4]来测量灯盒输出的驱动信号状态，一路“地/开”开关量信号检测电路如图2所示。输入端的电压信号被分压后和基准电压比较放大后经光耦隔离输出TTL电平至数字I/O板，数字I/O板选用Agilent E1458A。测控计算机通过数字I/O控制指令实时读取该路“地/开”开关量输入信号对应的逻辑状态(0/1)，测试程序可根据读取的逻辑状态序列判断对应故障灯的显示状态(燃亮、熄灭或闪亮)。

图2　“地/开”开关量信号检测电路

限于篇幅，综合上述设计得到告警控制盒的简化测试原理电路，如图3所示。

图3　告警控制盒测试原理电路

3.2测试流程设计

在测试程序设计时需要对测试流程进行详细设计，按照告警控制盒的测试项目(表1)，结合告警控制盒的测试电路(图3)的程控资源(如程控电源、程控继电器、程控电阻、程控开关量测量板和数字多用表等)和测控逻辑，进行分项目的测试流程设计。以危险级告警—火警告警功能测试为例说明告警控制盒的项目测试流程设计，如图4所示。当发生火警时，红色火警告警灯闪亮，按压该灯复位后，火警告警灯停止闪烁变燃亮，直到火警告警信号排除或消失后熄灭。

图4　火警告警功能测试流程

3.3测试程序设计

测试程序采用LabWindows/CVI[5]编制，基于动态链接库技术分别设计了测试程序框架和测试程序[6]，测试程序运行主界面如图5所示。

图5　告警控制盒测试程序运行主界面

告警控制盒的故障告警功能测试按照告警信息的危急程度分为危险级、警告级、注意级和状态级四类，各级故障又包含多路故障信号，测试程序需要对每一路故障信号进行功能测试。测试程序按照测试流程时序逻辑要求控制程控直流电源、程控继电器和程控电阻等测试资源为告警控制盒施加各种激励信号，同时利用程控开关量状态测量板自动测量并自动判断灯盒驱动输出信号状态(燃亮、熄灭或闪亮)，自动完成逻辑判断，给出测试结果和数据，实现告警控制盒告警功能的自动测试，极大地提高了测试效率。测试程序运行方式多样：既可实现所有测试项目的连续测试，也可对某一项进行单独测试。若某项测试超差可以对该项重新测试以确认发生超差。既可通过自动测试提高测试效率，也可通过虚拟仪器面板子界面(图6)来实现人机交互测试，方便维修调试。

图6　告警控制盒测试交互子界面示例

测试数据以Access数据库形式存储，便于查看和打印，测试数据示例如表3所示。

表3　测试数据示例

4结论

基于自动测试系统平台，采用图形化测试界面和虚拟仪器控制技术实现了飞机灯光告警系统关键设备告警控制盒的功能和性能测试，测试界面简捷直观，操作简单，具有测试效率高、测试方式多样、人机交互好、工作稳定可靠等特点。

参考文献

[1] 航天工业总公司.GJB3385-98测试与诊断术语[S].

[2] 张毅刚.自动测试系统[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2001.

[3] 李行善，左毅，孙杰.自动测试系统集成技术[M].北京：电子工业出版社，2004.

[4] 张凯，姜静，张树团.飞机起动箱自动测试设备研制[J].计算机测量与控制，2014，22(7)：2011-2013.

[5] Labwindows/CVI9.0用户手册[Z].National Instrument Corp，2008.

[6] 任献彬，张凯.基于动态链接库技术的测试程序实现方法[J].计算机测量与控制，2009，17(6)：1084-1089.

2014年颁布的国家计量技术法规目录(部分)

1.计量检定规程

现行规程号规程名称被代替规程规范号定价JJG22-2014内径千分尺检定规程JJG22-200324.00JJG139-2014拉力、压力和万能试验机检定规程JJG139-1999,JJG157-200821.00JJG311-2014焦距仪检定规程JJG311-199624.00JJG342-2014凝胶色谱仪检定规程JJG342-199321.00JJG349-2014通用计数器检定规程JJG349-200124.00JJG431-2014轻便三杯风向风速表检定规程JJG431-198621.00JJG449-2014倍频程和分数倍频程滤波器检定规程JJG449-200130.00JJG525-2014斜块式测微仪检定器检定规程JJG525-200227.00JJG569-2014最大需量电能表检定规程JJG569-198821.00JJG602-2014低频信号发生器检定规程JJG602-1996,JJG64-1990,JJG230-1980JJG608-2014悬臂梁式冲击试验机检定规程JJG608-198924.00JJG629-2014多晶X射线衍射仪检定规程JJG629-198921.00JJG691-2014多费率交流电能表检定规程JJG691-199027.00JJG705-2014液相色谱仪检定规程JJG705-200227.00JJG707-2014扭矩扳子检定规程JJG707-200321.00JJG776-2014微波辐射与泄露测量仪检定规程JJG776-199218.00JJG808-2014标准测力杠杆检定规程JJG808-199324.00JJG823-2014离子色谱仪检定规程JJG823-199321.00JJG885-2014滚动轴承宽度测量仪检定规程JJG885-199521.00JJG887-2014圆锥滚子标准件测量仪检定规程JJG887-1995JJG952-2014瞳距仪检定规程JJG952-200021.00JJG981-2014阿贝折射仪标准块检定规程JJG981-200324.00JJG1095-2014环境噪声自动监测仪检定规程30.00JJG1096-2014列车尾部安全防护装置主机检测台检定规程18.00JJG1097-2014综合验光仪(含视力表)检定规程33.00JJG1098-2014医用注射泵和输液泵检测仪检定规程21.00JJG1099-2014预付费交流电能表检定规程18.00JJG1100-2014流气正比计数器总α、总β测量仪检定规程18.00JJG1101-2014医用诊断全景牙科X射线辐射源检定规程21.00JJG1102-2014固定式α、β个人表面污染监测装置检定规程18.00JJG1103-2014标准扭矩扳子检定规程21.00

2.计量技术规范

现行规范号规范名称被代替规范规程号定价JJF1015-2014计量器具型式评价通用规范JJF1015-200218.00JJF1016-2014计量器具型式评价大纲编写导则JJF1016-200918.00JJF1022-2014计量标准命名与分类编码JJF1022-199151.00JJF1067-2014工频电压比例标准装置校准规范JJF1067-200027.00JJF1149-2014心脏除颤器校准规范JJF1149-200633.00JJF1154-2014四轮定位仪校准规范JJF1154-200624.00JJF1261.4-2014转速可控型房间空气调节器能源效率标识计量检测规则JF1261.4-201275.00JJF1261.7-2014平板电视能源效率标识计量检测规则JF1261.7-201339.00JJF1261.8-2014电动洗衣机能源效率标识计量检测规则JF1261.8-201345.00JJF1261.13-2014复印机能源效率标识计量检测规则33.00JJF1261.14-2014高压钠灯能源效率标识计量检测规则36.00JJF1261.15-2014家用电冰箱能源效率标识计量检测规则66.00JJF1442-2014宽带同轴噪声发生器校准规范18.00JJF1443-2014LTE数字移动通信综合测试仪校准规范36.00JJF1444-2014直流比较仪式测温电桥校准规范27.00JJF1445-2014落锤式冲击试验机校准规范24.00JJF1446-2014阻抗管校准规范(传递函数法)21.00JJF1447-2014衍射时差法超声探伤仪校准规范24.00JJF1448-2014超导脉冲傅里叶变换核磁共振谱仪校准规范18.00JJF1449-2014崩解时限测试仪校准规范18.00JJF1450-2014轻便磁感风向风速表型式评价大纲27.00JJF1451-2014轻便三杯风向风速表型式评价大纲27.00JJF1452-2014电接风向风速仪型式评价大纲27.00JJF1453-2014角运动传感器(角冲击绝对法)校准规范21.00JJF1454-2014数字抖动仪校准规范27.00JJF1455-2014电视视频信号分析仪校准规范48.00JJF1456-2014通信用光偏振度测试仪校准规范21.00JJF1457-2014线缆测试仪校准规范24.00JJF1458-2014磁轭式磁粉探伤机校准规范21.00JJF1459-2014医用诊断X射线管电荷量(mAs)计校准规范18.00JJF1460-2014噪声系数分析仪校准规范JJG839-199330.00JJF1461-2014小功率传递标准校准规范27.00JJF1462-2014直流电子负载校准规范30.00JJF1463-2014无源互调测试仪校准规范33.00JJF1464-2014界面张力仪校准规范24.00JJF1465-2014丝网张力计校准规范21.00JJF1466-2014针管刚性测量仪校准规范27.00JJF1467-2014数字音频源校准规范24.00JJF1468-2014无指向性声源校准规范21.00JJF1469-2014应变式传感器测量仪校准规范21.00JJF1470-2014多参数生理模拟仪校准规范27.00JJF1471-2014全球导航卫星系统(GNSS)信号模拟器校准规范33.00JJF1472-2014过程仪表校验仪校准规范30.00JJF1473-2014医用诊断X射线非介入电流仪校准规范18.00JJF1474-2014医用诊断X射线非介入式管电压表校准规范27.00JJF1475-2014弹簧冲击器校准规范18.00JJF1476-2014表面轮廓表校准规范21.00JJF1477-2014轮胎花纹深度尺校准规范18.00JJF1478-2014高强螺栓检测仪校准规范21.00

3.计量检定系统表

现行检定系统表号检定系统表名称被代替检定系统表号定价JJG2059-2014电导率计量器具检定系统表JJG2059-199016.00JJG2060-2014PH(酸度)计量器具检定系统表JJG2060-199016.00

2015年颁布的国家计量技术法规目录(部分)

1.计量检定规程

现行规程号规程名称被代替规程规范号定价JJG175-2015工作标准传声器(静电激励器法)检定规程JJG175-1998JJG536-2015旋光仪及旋光糖量计检定规程JJG536-1998JJG814-2015自动电位滴定仪检定规程JJG814-1993JJG860-2015压力传感器(静态)检定规程JJG860-1994JJG913-2015浮标式氧气吸入器检定规程JJG913-1996JJG926-2015记录式压力表、压力真空表和真空表检定规程JJG926-1997JJG1104-2015动态光散射粒度分析仪检定规程JJG1105-2015氨气检测仪检定规程JJG1106-2015工作用静止式谐波有功电能表检定规程JJG1107-2015自动标准压力发生器检定规程JJG1108-2015铁路支距尺检定规程JJG1109-2015铁路支距尺检定器检定规程JJG1110-2015铁道车辆轮对轮位差、盘位差测量器检定规程JJG1111-2015铁道车辆轮重测定仪检定规程

2.计量技术规范

现行规范号规范名称被代替规范规程号定价JJF1261.16-2015储水式电热水器能源效率标识计量检测规则JJF1501-2015小功率LED单管校准规范JJF1502-2015基准镇流器校准规范JJF1503-2015电容薄膜真空计校准规范JJF1504-2015空气超声测量仪校准规范JJF1505-2015声发射检测仪校准规范JJF1506-2015适调放大器校准规范JJF1507-2015标准物质的选择与应用技术规范JJF1508-2015同位素丰度测量基准方法技术规范JJF1509-2015电阻应变式压力传感器型式评价大纲