航空器增压舱功能性测试的新创意废油

航空器增压舱功能性测试的新创意

作者:Danang Juliardi - Indonesian Aerospace 行业:航空/航天 产品:软件, 数据采集 挑战:通过创新测试方法降低航空器密封性检验设备的投资成本。通过自动化过程控制增加测试结果的精度及数据的可靠性。 解决方案:将电子设备用于综合过程序列测试，由计算机控制测试装置。测试系统从手工改为全自动化方法模式。数据测试的记录及处理通过计算机核查。 "基于用户开发V I 实现的低成本虚拟仪器系统具有高性价比。LabVIEW作为其中关键，提供了测试设备中集成的DAQ硬件及自动化的测试计划和文档。LabVIEW 灵活、友好的图形化编程环境在很大程度上缩短了系统开发时间。"根据FAR 25.841 规范，飞行高度超过8,000 ft 的航天器必须进行压力舱测试。直到目前这类测试都采用传统方法。测试方法不能直接得到测试结果。参数需要手写，机电设备并手工计算。为了简化测试步骤，提高测试数据的精度，我们开发了基于计算机及数据采集设备（DAQ）的测试方法。LabVIEW 被用于自动操作测试数据流及数据处理。该软件应用提供了图形化可视界面及测试结果的汇总。系统概述如上文提到，旧测试方法需要手工进行数据收集及分析，所以效率很低，测试性能完全取决于操作员。操作员在所有测试过程中需要手工操作、记录数据、控制及监测测试。新测试方法实现了创新的自动化测试。我们改进了测试步骤，在单个集成系统中实现由计算机控制的数据采集及分析。创新测试自动化过程的目标：● 缩减测试设备的投资成本● 简化测试方法● 自动化的测试及控制方法提高了测试的性能及精度● 独立控制系统监测能力● 降低测试参数的误读● 自动生成测试结果● 基于Windows 的软件控制应用● 界面用户友好硬件实内墙瓷砖现自动化泄漏测试设备的组成配置包括计算机、数据采集设备、电磁阀、气源、压力变送器及温度变送器等。系统能够精确、快速、自动地测量航天器增压舱的特定泄漏区域等级。计算机及DAQ 设备用于处理过程控制序列测试及采集数据。控制装置将状态阀控制在相应值并从传感器采集数据。泄露测试系统采用四通道DAQ设备。通道与传感器及电磁阀相连，并包裹于电缆中。测试过程首先压缩舱体或被测单元，直至压力达到特定值。舱体环境的压力及温度通过传感器或变送器测量。变送器将测量值转换成电流或电压。计算机处理由变送器及DAQ 设备采集的舱体压力及温度数据。当舱体压力超过临界值时，电磁阀将控制舱体压力输入的流量。图1为测试系统的框图示意。

图1.泄漏测试系统的框图示意

软件实现泄漏测试系统采用DAQ 设备，通过LabVIEW 软件编写虚拟仪器（VI）实现完全控制。LabVIEW 能够控制DAQ 设备读取模拟输入信号（A/D 转换），生成模拟输出信号（D/A 转换），并读写数字信号。电压数据输入计算机上的插入式DAQ 设备，并送到存储器进行保存、处理。我们在LabVIEW 图形化编程环境下完成软件开发，保证了软件的高度模块化及可扩展性。LabVIEW 是层次式的，任何虚拟仪器都能快速转换为模块，作为另一个VI 的子模块。我们将软件整体配置成独立的虚拟仪器，它包括了系统控制器、数据采集、及数据分析和显示。我们将七个VI 集成到最终的主VI 中，通过主VI 的图形化用户界面（GUI）（如图2 显示），用户能够观察增压舱水压机的泄漏测试监测过程。在测试执行中，计算机显示主LabVIEW VI 界面，该界面包括若干菜单：用户认证、参数设置、输出波形绘制等。测试通过时界面显示“GO”，测试失败则显示“NO GO”。

图2.图形化用户界面及结果显示窗口

软件测试的操作非常简单。首先必须安装测试设备，作为测试的配置。然后初始化参数或变量，如压力、温度、舱体容量、允许泄漏区域、及测试持续时间等。完成所有配置设定后便可开始测试。软件功能包括系统控制及数据处理。软件还能控制状态阀、读取传感器数据、处理或分析采集数据。为了能在计算机屏幕上监测测试状态，GUI 显示三个图表：比率曲线、参照曲线、测量结果曲线。舱体泄机械秤漏区域值及所有测试过程的结果同样可观测。操作员在测试过程中无需记录数据。最终测试结果报告的打印很简单，用户可以轻松完成测试文档。测量过程中用到的变量及测试结果都保存在磁盘上，数据以文本格式保存，可通过Excel 或文本编辑器打开。

表1.新、旧测试系统间的比较

系统性能我们为自动化校验开发的VI 能够满足所有需求。在达到不同功能性测试的精度要求同时，还在测试速度、成本、紧凑型等方面超越了旧测试系统。每个VI 完成数据的采集、度量，并与阈值进行比较。GO或NO GO标识控制在失败事件时关闭电源，或在存储测试结果后完成最终测试报告。上表中比较了旧测试系统及基于Vi 的新系统。测试时间缩短的主要原因是能够连续执行控制系统配置、数据采集和显示及测试报告生成等步骤。结论基于用户开发V I 实现的低成本虚拟仪器系统具有高性价比。LabVIEW作为其中关键，提供了测试设备中集成的DAQ硬件及自动化的测试计划和文档。LabVIEW 灵活、友好的图形化编程环境在很大程度上缩短了系统开发时间。将本研究作为铺垫，可在进一步软硬件平台开发中实现易修改的系统，甚至可集成其它类型测试或完成类似系统测试。