伺服阀线缆检测器研制

1　引　言

飞机结构试验是新机研制的主要环节之一，随着试件部位的细化，型号试验的加载点越来越多。加载点的增多，必然大大增加力作动筒、力传感器等可控测试设备的使用数量。在试验的调试阶段，对众多测试设备进行快速高效地调试，显得尤为重要。在强度试验过程中，试验加载点越多，伺服阀线缆故障确认及排查就越难，而且费时、费力，降低了试验效率。因此，需要一种方便快捷、省时省力的方法迅速排除大量的测试设备连接故障，把试验人员从繁重的重复劳动中解脱出来。

本文设计了一种试验加载控制系统伺服阀线缆检测器，适用于美国MTS公司生产的Aero ST、Flex Test200，荷兰MOOG公司生产的SmarTest试验加载控制系统伺服阀线缆的联机检测。

2　基本原理

Aero ST、Flex Test200、SmarTest试验加载控制系统是具有国际先进水平的控制系统，广泛应用于结构强度试验中，具有加载精度高、协调性好等优点，但也存在一定的不足，不能方便直观地联机检测伺服阀线缆的通断、伺服阀线缆电流的正负。而伺服阀线缆开路、短路，会使作动筒无法工作；伺服阀线缆正负接错，会引起加载作动筒反方向运动，导致人身伤害或试验件破坏。

针对这一问题，设计了伺服阀线缆检测器，其基本原理是，利用发光二极管(LED)的单向导电性及指示功能来判断伺服阀线缆电流的方向与极性。将两个不同颜色的发光二极管反向并联，构成一个实用的伺服阀线缆检测器，可快速判断线缆通断、阀电流的方向与极性，且具备指示功能。

3　设计方案

试验加载控制系统伺服阀线缆检测器，包括两个不同颜色反向并联的第一发光二极管(红)、第二发光二极管(绿)。当控制系统输出正向阀指令时，第一发光二极管(红)点亮；当控制系统输出负向阀指令时，第二发光二极管(绿)点亮。反之，伺服阀线缆极性接错。当伺服阀线缆开路、短路时，两个发光二极管均不亮。

伺服阀与试验加载控制系统的连接方式如图1所示。从图中可以看出，伺服阀与控制系统通过伺服阀线缆相连接。连接方式是：试验加载控制系统→加载控制器端接头→伺服阀线缆→伺服阀端接口→伺服阀。

图1　伺服阀与控制系统连接示意图

伺服阀线缆检测器与试验加载控制系统连接方式如图2所示。从图中可以看出，检测器与试验加载控制系统是通过伺服阀线缆相连接。连接方式是：试验加载控制系统→加载控制器端接头→伺服阀线缆→伺服阀端接口→伺服阀线缆检测器。

图2　伺服阀线缆检测器与加载控制系统连接示意图

伺服阀线缆检测器的工作原理如图3所示。当试验加载控制系统发出正向满度加载指令时，系统产生的正向伺服阀电流通过线缆传输到伺服阀线缆检测器，红色发光二级管(LED1)导通。当加载系统发出负向满度加载指令时，绿色发光二级管(LED2)导通。这两种状态说明，伺服阀线缆正常。否则，线缆故障(短路或开路)。

图3　原理图

LED1、LED2参数/类型的选择：(1)最大正向直流电流必须大于伺服阀最大工作电流；(2)最大反向直流电压必须大于10V；(3)选择5mm圆形可见光红色、绿色LED各一只。

4　调试与应用

4.1　调试

实际调试时，将试验加载控制系统、伺服阀线缆、检测器相连接。试验加载控制系统输出正向满度阀电流，检测器红灯亮为正常，如图4所示，否则故障；试验加载控制系统输出负向满度阀电流，检测器绿灯亮为正常，如图5所示，否则故障。当伺服阀线缆开路、短路时，两个发光二极管均不亮，如图6所示。

图4　正向满度阀电流——红灯亮

图5　负向满度阀电流——绿灯亮

图6　伺服阀故障——红绿灯都不亮

4.2　应用

该伺服阀线缆检测器对伺服阀线缆的接通与断开、伺服阀线缆电流的方向与极性均可以做出判断，方便直观地联机检测伺服阀线缆的通断、阀电流的正负。在实际工作中，其应用非常快捷有效，特别是在加载点多的试验调试过程中，对提高工作效率帮助很大，适用于美国MTS公司生产的Aero ST、Flex Test200，荷兰MOOG公司生产的SmarTest试验加载控制系统伺服阀线缆联机检测。

5　结　论

该伺服阀线缆检测器简单、实用，检测快速、准

确，可以判断伺服阀线缆的接通与断开、伺服阀线缆电流的方向与极性。采用合理的元件布局，使得结构清晰明了，实现了快速排除伺服阀线缆故障的设计方案目标。

实际测试应用表明，该项技术具有以下特点：经过巧妙的构思，利用简单的电路设计和少量的电子元器件，解决了试验控制中繁琐的故障排除问题，对试验的安全顺利实施起到省时省力的作用，使得试验的稳定性、可靠性、有效性大大提高，而且伺服阀线缆检测装置不影响现有加载控制系统的性能。