航空电缆高压绝缘电阻通用测试系统

2022-10-24李珊珊国营芜湖机械厂

安徽科技 2022年9期

文/李珊珊（国营芜湖机械厂）

航空电缆是关联电气、操纵、仪表等各飞机子系统，为其提供动力电源、传递控制信号和输送数据信息的神经网络，具有至关重要的作用[1-2]。为符合轻便要求，航空电缆一般直径较小且绝缘层较薄，在高温、辐射、振动等复杂工作环境下，绝缘层极易老化产生细小裂纹甚至损坏；同时，受飞机结构特点制约，航空电缆集中分布于机身机壁狭小空间内，布线弯曲且成束捆扎，电缆与固定框架在强振动的飞行工况下相互摩擦极易损坏电缆绝缘层[3]，由此造成的航空电缆绝缘故障严重影响飞机的飞行安全甚至引发灾难性后果。因此，需要通过对航空电缆绝缘特性进行有效检测，确保每一芯电缆都没有故障，才能保证飞机及各子系统的安全可靠[4-6]。

检测电缆绝缘缺陷的方法一般有目检法、击穿法、电阻法等[7]，其中高压绝缘电阻测试是检查航空电缆绝缘特性简单有效的方法之一。目前，航空电缆绝缘电阻测试多采用专用设备，需要根据电缆型号研制测试装置和测试方法，通用性较差；且未考虑增加测试电缆型号的情况，扩展性受限。

针对以上问题，本文设计开发了一种航空电缆高压绝缘电阻通用测试方法及系统，根据动态加载的电缆信息数据库和UUT 信息数据库，采用通用化处理流程，可实现不同航空电缆的高压绝缘电阻检测。

一、系统工作原理

系统采用电压电流法，基于成熟货架产品绝缘电阻测试仪和自主研制的高压矩阵模块，自动获取被测电缆各线芯之间和线芯与地之间的绝缘电阻值。系统硬件组成如图1 所示，包括测试控制计算机、绝缘电阻测试仪、数字多用表、高压程控矩阵开关、通用测试接口和被测电缆。

图1 系统硬件组成框图

测控计算机通过RS232 总线与绝缘电阻测试仪和高压程控矩阵开关相连，测控计算机通过USB 总线与数字多用表相连，绝缘电阻测试仪的两个测试端和数字多用表的4 个测试端与高压程控矩阵开关相连，高压矩阵开关通过通用测试接口与被测电缆相连，输出和采集信号。

测试控制计算机主要为软件系统提供运行环境，为用户提供可视化操作界面，存储测试、编辑数据库和测试结果文件，通过RS232 控制高压程控矩阵开关、绝缘电阻测试仪和回读测试数据，通过USB 控制数字多用表和回读测试数据；绝缘电阻测试仪采用HIOKI-ST5520 绝缘电阻测试仪，通过2 根电缆与高压程控矩阵开关相连；数字多用表采用Agilent34461A数字万用表，通过4 根电缆与高压程控矩阵开关相连；高压程控矩阵模块采用128×4 路矩阵开关模块，具有不低于625 V 的抗电性能，高压矩阵开关除了通过电缆与绝缘电阻测试仪和数字多用表连接以外，还通过电缆与通用测试接口相连；测试通用接口为160芯插座，将高压程控矩阵开关的接口引出，绝缘电阻测试仪、数字多用表和被测电缆通过引出的接口与高压程控矩阵开关相连。

二、系统软件设计

系统软件框图如图2 所示，包括测试主程序、测试数据库模块、测试结果保存模块和底层设备驱动模块，测试主程序响应用户操作，从测试数据库模块加载电缆信息和UUT 信息，对加载信息进行逻辑分析后控制底层设备驱动模块，并将采集到的测试结果存储在测试结果保存模块，软件系统在测试控制计算机上运行。

图2 系统软件框图

测试主程序用于响应用户操作、加载数据库内容、组合测试流程、显示测试项目和测试结果，分为自动测试模块和手动测试模块。自动测试模块用于完成被测电缆所选测试项的流程化测试，有测试项选择、测试开始、测试暂停、测试结束、测试项具体信息显示功能。自定义测试用于完成被测电缆的指定线芯之间的手动测试。

测试数据库模块用于保存与被测电缆相关的信息，包括电缆信息数据库和UUT 信息数据库。电缆信息数据库用于存储测试通用接口与被测电缆之间的连接关系，包括继电器板号、通道号、连接器型号、针脚号4 个字段内容。UUT 信息数据库用于存储被测电缆的测试项信息，包括连接器、测试端- 正、测试端-负、测量标准值4 个字段内容。

测试结果保存模块用于保存被测电缆的测试项信息，包括产品型号、测试时间、测试项具体信息和测试结果。

底层设备驱动模块用于完成用户操作到计算机接口数据的转换。

系统测试流程略。运行程序后，首先配置2 路RS232 接口和1 路USB 接口，随后初始化高压程控矩阵开关，初始化绝缘电阻测试仪和数字多用表，最后显示程序主界面。

进入主界面后，用户自主选择自动测试或自定义测试。自动测试界面下，根据被测电缆型号，打开UUT信息数据库和电缆信息数据库；从UUT 信息数据库中读取测试项目信息，程序主界面中以列表格式显示所有测试项目，以表格格式显示每条测试项目的具体信息；在列表中选择测试项目，执行自动测试，开始对所有测试项目的自动化测试，测试结果显示在每条测试项目后；测试过程中，可以暂停和停止测试；测试暂停或结束后，可选择保存测试结果，再次进行测试或退出。自定义测试界面下，首先设置被测电缆型号，打开电缆信息数据库；然后设置测试项目、被测连接器、测试端- 正和测试端-负，执行测试；最后根据测试结果选择再次测试或退出。

按用户要求完成测试后，保存测试结果并退出测试程序。