Контрольно-проверочный комплекс для проверки доплеровских измерителей скорости и сноса
CONTROL AND INSPECTION COMPLEX FOR INSPECTION OF DOPPLER VELOCITY AND SPEED METERS

Изобретение относится к измерительной технике, к устройствам для контроля и измерения электрических параметров авиационного радиооборудования, а именно доплеровских измерителей скорости и сноса ДИСС-15(Г), ДИСС-32, ДИСС-32-90(А), ДИСС-32-28, ДИСС-013-С2М, предназначенных для установки на вертолеты Ми-8, Ми-8МТВ, Ми-17, Ми-171(2), Ми-24, Ми-26, Ми-28Н, Ми-35М, Ка-27, Ка-28, Ка-29, Ка-31, Ка-50, Ка-52 и самолеты Ил-76 (М, МД, Т, ТД, ТД-90).
Известен стенд для поверки доплеровского измерителя скорости течений (патент РФ №2561997, 21.05.2014 г., патентообладатель ЗАО "Ассоциация предприятий морского приборостроения"), который включает акустически заглушенный бассейн и поверочную аппаратуру, состоящую из приемного и передающего трактов. Приемный тракт содержит приемную гидроакустическую антенну, с возможностью ориентации в направлении излучения поверяемого устройства, средство выделения и измерения несущей частоты излученных доплеровским измерителем скорости течений гидроакустических импульсов. Передающий тракт содержит генератор, выполненный с возможностью задания рассчитанного значения несущей частоты, измененной относительно несущей частоты излучения поверяемого устройства на величину доплеровского сдвига частот. Но это решение может быть применимо только для жидкостной среды и поверки доплеровского измерителя скорости течений.
В настоящее время техническое обслуживание и проверку параметров доплеровских измерителей скорости и сноса (далее - ДИСС) предназначенных для установки на вертолеты и самолеты проводят в соответствии с руководствами по эксплуатации на ДИСС. Для проверки ДИСС-15 используют пульт ПКД-15 («Техническое описание и инструкция по эксплуатации ГР2.702.039 ТО», 1987 г.).
Известен также пульт ЭРП4-001, содержащий каналы измерения контролируемых параметров (см. Приложение 1, «Руководство по технической эксплуатации ГМ2.702.188-01 РЭ», 1985 г.) и применяемый для проверки ДИСС-32, ДИСС-32-90(А), ДИСС-32-28. Данное решение выбрано в качестве прототипа.
Недостатком известного решения является высокая его трудоемкость, поскольку для измерений необходимо использовать большое количество отдельных приборов, и весь процесс проверки проводится вручную, а также низкая точность измерений за счет влияния человеческого фактора и использования морально и физически устаревшего оборудования.
Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в снижении эксплуатационных и временных затрат, повышении точности и надежности измерений, а также повышении удобства процесса проверки и возможность ведения электронной базы данных проверок.
Поставленная техническая проблема решается тем, что известный контрольно-проверочный комплекс для проверки доплеровских измерителей скорости и сноса, содержащий каналы измерения контролируемых параметров, дополнительно содержит персональный компьютер с программным обеспечением, соединенный с сетевым фильтром и источником бесперебойного питания, с программно-управляемым блоком питания постоянным напряжением и с программно-управляемым блоком питания переменным напряжением, и с двумя измерительными блоками, первый из которых включает в себя измерительные модули реализующие измерительные каналы напряжения постоянного тока и измерительные каналы напряжения переменного тока, а второй измерительный блок содержит модуль контрольных задач, реализующий измерительный канал воспроизведения напряжения формы «униполярный меандр» с произвольной установкой амплитуды, частоты и сдвига фаз между каналами и измерительный канал частоты и длительности импульсов, модуль синусно-косинусных трансформаторов и модуль усилителя, реализующие измерительный канал воспроизведения синхронных напряжений переменного тока и модуль дискретного ввода, реализующий измерительный канал временных интервалов между событиями, при этом измерительные блоки соединены через коммутационную панель с объектом контроля.
Технический результат от использования заявленного решения заключается в обеспечении высокой надежности и достоверности результатов комплексной проверки ДИСС во всех режимах их функционирования, а также возможности проведения автоматизированных проверок. Контрольно-проверочный комплекс при помощи плат коммутации и программно-управляемых генераторов сигналов специальной формы в соответствии с техническими условиями на объект проверки формирует совокупность сигналов. Заявленное решение обеспечивает возможность ведения электронной базы данных проверок, расширения перечня проверяемого оборудования путем добавления измерительных модулей и коммутационных блоков без изменения существующей схемы, создания на основе комплекса компактных автоматизированных рабочих мест по контролю, диагностике неисправностей и ремонту ДИСС. Диагностика и проверка ДИСС осуществляется в полуавтоматическом режиме с помощью программного обеспечения, что обеспечивает высокую точность контроля качества ДИСС и диагностику неисправностей, а также позволяет уменьшить влияние человеческого фактора на точность измерений и сократить затраты времени на проверку работоспособности оборудования.
Заявленная совокупность признаков неизвестна заявителю из доступных источников информации.
Заявленное решение поясняется чертежом, где представлена блок-схема устройства, на которой позициями обозначены: 1 - сетевой фильтр и источник бесперебойного питания, 2 - программно-управляемый блок питания постоянным напряжением, 3 - программно-управляемый блок питания переменным напряжением, 4 - персональный компьютер с программным обеспечением, 5 - измерительный блок, содержащий измерительные модули 6 и 7, 8 - измерительный блок, содержащий модули формирования специальных сигналов 9, 10 11 и 12, 13 - панель коммутационная, 14 - проверяемое оборудование (ДИСС).
Контрольно-проверочный комплекс (далее - комплекс) для проверки ДИСС, содержит персональный компьютер 4, соединенный с измерительными блоками 5, 8 и с блоками питания 2, 3. Компьютер 4 предназначен для управления всеми блоками комплекса, отображения хода проверки, а также для сбора, обработки, хранения информации о проверяемом оборудовании.
Блоки питания 2 и 3 представляют из себя два отдельных программируемых источника питания: переменного тока 115 В и постоянного тока 27 В и обеспечивают питание проверяемого оборудования 14. Блок питания 2 реализует измерительный канал (ИК) воспроизведения напряжения постоянного тока сети 27 В. Блок питания 3 реализует ИК воспроизведения напряжения переменного тока сети 115 В 400 Гц.
Проверяемое оборудование 14 подключается к панели коммутационной 13 комплекса посредством соответствующих жгутов.
Питание сети ~220 В 50 Гц подается на блоки питания, компьютер 4 и измерительные блоки 5 и 8 через сетевой фильтр и источник бесперебойного питания 1.
Измерительный блок 5 включает в себя измерительные модули (6, 7), реализующие следующие измерительные каналы (ИК):
- ИК напряжения постоянного тока;
- ИК напряжения переменного тока.
Измерительный блок 8 включает в себя измерительные модули и модули формирования специальных сигналов, а именно: модуль контрольных задач 9, модуль синусно-косинусных трансформаторов (СКТ) 10, модуль усилителя 11, и модуль дискретного ввода 12, которые реализуют следующие измерительные каналы (ИК):
- ИК воспроизведения напряжения формы «униполярный меандр» с произвольной установкой амплитуды, частоты и сдвига фаз между каналами (модуль контрольных задач 9);
- ИК воспроизведения синхронных напряжений переменного тока; (модуль СКТ 10, модуль усилителя 11);
- ИК временных интервалов между событиями; (модуль дискретного ввода 12);
- ИК частоты и длительности импульсов (модуль контрольных задач 9).
Принцип действия ИК воспроизведения напряжения постоянного тока сети 27 В основан на формировании напряжения постоянного тока импульсным источником питания. Напряжение постоянного тока выводится на внешние устройства в виде, удобном для пользователя. Принцип действия ИК воспроизведения напряжения переменного тока сети 115 В 400 Гц основан на формировании напряжения переменного тока при помощи ЦАП с последующим его усилением усилителем D-класса. Выходное напряжение гальванически развязывается с помощью трансформатора. Регулировка осуществляется при помощи измерения выходного напряжения на трансформаторе и поддержании его уровня командами от ПК по интерфейсу USB.
Принцип действия ИК воспроизведения напряжения формы «униполярный меандр» с произвольной установкой амплитуды, частоты и сдвига фаз между каналами основан на цифровом синтезе сигналов типа «меандр» с регулируемой фазой и частотой. Регулировка амплитуды производится с помощью умножителя. ИК обеспечивает гальваническую развязку цифрового синтезатора и выходных цепей с помощью DC/DC-преобразователя и оптронов. Принцип действия ИК воспроизведения синхронных напряжений переменного тока основан на воспроизведении напряжения переменного тока с помощью ЦАП с последующим усилением выходного сигнала по мощности. Регулировка фазового сдвига напряжения переменного тока осуществляется программно путем временного сдвига между ИК. Принцип действия ИК напряжения постоянного (переменного) тока основан на формировании падения напряжения постоянного (переменного) тока на делителе напряжения собранного на резисторах общим сопротивлением более 2 МОм, с последующим преобразованием его в цифровой код в реальном времени с помощью АЦП, с последующей передачей по интерфейсу USB на компьютер системы, его обработкой и выдачей результатов измерений на внешние устройства в виде, удобном для пользователя.
Принцип действия ИК временных интервалов между событиями основан на использовании встроенных часов ПК для измерений временных интервалов. Принцип действия ИК частоты и длительности импульсов основан на подсчете импульсов опорной частоты за период измеряемого сигнала и расчете частоты сигнала и длительности импульсов.
Комплекс предназначен для контроля и измерения электрических параметров доплеровских измерителей скорости и сноса ДИСС-15(Г), ДИСС-32, ДИСС-32-90(А), ДИСС-32-28, ДИСС-013-С2М, предназначенных для установки на вертолеты Ми-8, Ми-8МТВ, Ми-17, Ми-171(2), Ми-24, Ми-26, Ми-28Н, Ми-35М, Ка-27, Ка-28, Ка-29, Ка-31, Ка-50, Ка-52 и самолеты Ил-76(М, МД, Т, ТД, ТД-90). В конструкционном плане комплекс выполнен по модульному принципу. Из отдельных частей комплекса сформировано рабочее место оператора.
Контрольно-проверочный комплекс имеет несколько режимов работы, в том числе:
1) полуавтоматический режим проверки;
2) режим встроенного контроля работоспособности комплекса (автодиагностика);
3) режим метрологической поверки каналов измерения.
Описание работы комплекса.
Перед началом проверки ДИСС его блоки необходимо разместить на столе и на подкатной тележке для ВЧ блока и подключить при помощи соответствующих жгутов к системному шкафу.
При подключении блоков проверяемого ДИСС управление осуществляется посредством персонального компьютера. Подключение питающих напряжений и управление ДИСС происходит посредством плат коммутации измерительных каналов и питающих напряжений, входящих в состав измерительных блоков.
После подключения ДИСС к системному шкафу программно- включается источник питания, затем подключаются в нужной последовательности питающие напряжения, и включается необходимый в данный момент режим работы ДИСС.
Измеренные параметры сравниваются с эталонными значениями. Если отклонения измеренных параметров от эталонных находятся в пределах установленных допусков, объект проверки считается годным. При отклонении измеренных параметров за пределы допусков объект проверки признается неисправным. Все измеренные в результате проверки сигналы заносятся в базу данных компьютера и на их основании составляется карта проверки соответствующего проверяемого объекта.
Программное обеспечение комплекса КПК-2 предназначено для:
- выбора режимов работы комплекса;
- предоставления удобного интерфейса пользователю для управления проверками и отображения результатов контроля;
- ведения базы данных проверок;
- формирования отчетов по результатам проверок и вывода их на печать.
Пример проверки.
Проверка точности отработки и индикации составляющих вектора скорости по контрольной задаче КЗ-2 комплекса и изменение продольной (Wxг), поперечной (Wzг) и вертикальной (Wyг) составляющих вектора скорости при введении углов крена и тангажа от комплекса.
1. Подключить ДИСС-15 к изделию соответствующими жгутами.
2. После ввода информации по проверяемому ДИСС-15 перейти на вкладку проверки и, нажав на соответствующую кнопку, включить питание, при этом с программно управляемых блоков питания 2 через коммутационную панель 5 на ДИСС-15 будет подаваться напряжение постоянного тока +27 В и напряжение переменного тока ~115 В 400 Гц.
3. Перейти на вкладку «Контрольные задачи» и нажать кнопку «КЗ-2 (НАЗАД-ВПРАВО)», при этом с модуля воспроизведения напряжения формы «униполярный меандр» с произвольной установкой амплитуды, частоты и сдвига фаз между каналами измерительного блока 4 через коммутационную панель 5 на ДИСС-15 будет подаваться совокупность сигналов, соответствующих данной контрольной задаче. На ДИСС-15 будет отрабатывать задача КЗ-2.
4. После отработки контрольной задачи необходимо ввести значения составляющих скорости Wxг, Wzг и Wyг, измеренные указателем малых скоростей ДИСС-15, в поля «Назад», «Вправо», «Вверх» на панели «Данные с блока 6» изделия. Модуль измерения напряжения постоянного тока измерительного блока 4 будет измерять напряжения на соответствующих контактах ДИСС-15 и после математической обработки выведет на экран значения скоростей, пропорциональные измеренным напряжениям.
5. Для ввода угла крена от изделия необходимо выбрать на панели «Введение углов крена и тангажа» угол «+15°» («-15°») и нажать кнопку «Крен» («Тангаж»), при этом с модуля воспроизведения синхронных напряжений переменного тока измерительного блока 4 через коммутационную панель 5 на ДИСС-15 будет подаваться совокупность сигналов, имитирующих данный угол крена (тангажа). На указателе малых скоростей ДИСС-15 будет отрабатывать соответствующая задача. Измененные значения поперечной Wzг и вертикальной Wyг составляющих вектора скорости фиксируются оператором в поля «Вправо», «Вверх».
6. После проверки на требуемых углах и направлениях углового движения нажать на панели «Введение углов крена и тангажа» кнопку «Обнуление», при этом с модуля воспроизведения синхронных напряжений переменного тока на ДИСС-15 будет подаваться совокупность сигналов, имитирующих угол 0° по всем направлениям углового движения.
7. После того как установятся значения на индикаторах комплекса отжать кнопку «КЗ-2 (НАЗАД-ВПРАВО)», при этом прекратится подача сигналов на ДИСС-15 с модуля воспроизведения напряжения формы «униполярный меандр» с произвольной установкой амплитуды, частоты и сдвига фаз между каналами. Все необходимые значения, измеренные во время проведения данной проверки, будут сохранены в базе данных.
Контрольно-проверочный комплекс является автоматизированной системой контроля и измерения параметров ДИСС вертолетов Ми-8, Ми-17, Ми-171 и др. и осуществляет контроль и измерение всех необходимых параметров проверяемого оборудования в соответствии с руководствами по регламентным проверкам, руководствами по технической эксплуатации на проверяемые ДИСС, подготовку и формирование стандартного бланка отчета по результатам испытаний и ремонта.
Комплекс обеспечивает выполнение функций поверки приборов в соответствии с действующей нормативной документацией, сбора, обработки, накопления и хранения результатов проверок, вывода результатов проверок, ведения базы данных по каждому тестируемому прибору. Все измеренные величины при помощи программного обеспечения для каждого типа прибора отображаются на экране монитора, а также сохраняются в базе данных для данного типа прибора и могут быть использованы для проверки его работоспособности в процессе эксплуатации.