俯仰驾驶员传感器故障分析

俯仰驾驶员传感器故障分析

王红志 徐满亮 彭鹏

1. 石家庄海山实业发展总公司，河北石家庄，050200

2. 2.石家庄海山航空电子科技有限公司，河北石家庄，050200

内容摘要 本文首先对俯仰驾驶员传感器出现的问题进行了介绍，然后以和值电压为负值为切入点，从内场测试、外场测试，以及关于和值电压正、负值问题等几个方面对产品进行剖析，并针对此故障对俯仰驾驶员传感器提出预防措施，以其能对其它传感器的修理起到一定的借鉴意义。

关键词 俯仰驾驶员传感器 和值电压 极性

一、问题概述

2021年3月18日，单位收到一件俯仰驾驶员传感器故障件，该件产品为一件返修件。产品的名称：俯仰驾驶员传感器，编号：2009019，用户反馈故障现象为：校验驾驶员操纵装置，发现俯仰驾驶员传感器D通道和值电压为负值，规定值应为+5.4 Vrms～+6.6 Vrms。该产品为2019年05月08日单位交付，使用时间为128小时03分钟。

二、原因分析

(一)内场测试

2021年3月18日下午，接收到产品后，立即组织操作人员、技术人员、检验人员和质管员对产品进行现场测试，产品的极性与和值电压如表1所示。

表1 俯仰驾驶员传感器试验记录表

通过测试数据和用户反馈的故障现象分析得知，

1.D通道和值电压为（5.769～6.178）Vrms，和值电压技术要求为（6±0.6）Vrms，即（5.4～6.6）Vrms。根据测试数据显示，D通道和值电压合格。（注：Vrms为交流有效值电压，下文同）

2.和值电压为交流信号，不存在正、负值现象。

和值电压的概念为输出端高、中端电压Va绝对值和输出端低、中端电压Vb绝对值之和。由于该俯仰驾驶员传感器采用的是螺管形差动变压器式传感器工作原理，差动变压器传感器作为电感式传感器的一种，其本身就是一个变压器，它把被测位移量转换为传感器的互感的变化，使次级线圈感应电压也产生相应的变化，传感器次级线圈感应电压采用差动的形式输出。初级线圈加入7 Vrms、1800 Hz交流电压，次级线圈产生的电压为初级线圈感应而来，也应该为交流电压。因此，交流电压不存在正、负值现象。

3.根据该型号产品正、负值问题，以及以往反馈的故障情况统计得知，该类型产品只有产品的性能指标中“极性”能够体现正、负值问题。

极性概念为将传感器的输入高端与输出高端短接，测试输入低端与输出低端之间的电压。传感器向外拉时，电压表读数小于7 Vrms；向内压时，电压表读数大于7 Vrms。根据测试数据得知，D通道向内压时，电压值为12.9 Vrms，符合电压表读数大于7 Vrms要求；向外拉时，电压值为1.2 Vrms，符合电压表读数小于7 Vrms要求。D通道的极性与A、B、C通道的极性相同。因此，判定该俯仰驾驶员传感器极性合格。

(二)外场测试

2021年3月19日上午，技术人员和操作人员带产品到外场进行模拟试验。把产品安装到外场的试验台--驾驶员操纵装置上，该试验台与用户的试验台完全相同，进一步模拟外场环境，验证故障现象是否复现。外场试验数据如图1所示。

图1 LVDT和值电压要求值和测量值对比图

把产品安装于外场试验台上，通过故障件全行程的测试，试验数据如图1所示。通过对图1试验测试数据的分析得出，D通道和值电压为正值与用户反馈的故障现象不符，因此，判定该俯仰驾驶员传感器D通道和值电压为正值。观察D通道和值电压为（5.817～6.121）Vrms且在（5.4～6.6）Vrms范围内，因此，判定该俯仰驾驶员传感器D通道和值电压合格。

图2 传感器跟踪精度要求值及测量值记录

通过图2所示得出，该件俯仰驾驶员传感器（2009019）产品在外场的跟踪精度为86.786 mVrms，要求为≤120 mVrms，满足外场跟踪精度的技术指标，跟踪精度反映的就是产品在全行程范围内所有位移点的输出电压值，因此，判定该俯仰驾驶员传感器全行程输出电压正常，产品试验合格。

(三)关于和值电压正、负值问题

和值电压的概念为输出端高、中端电压Va绝对值和输出端低、中端电压Vb绝对值之和。和值电压为产品的固有属性，定子线圈绕制完成之后，产品的和值电压数值就会固定不变，保持在（5.4～6.6）Vrms范围内。

通过内、外场试验以及在外场人为加入“-”值，产品测试完成之后，生成的报表内均无负值说法，证明排除人为误操作加入“-”号现象。

针对用户此次“校验驾驶员操纵装置，发现俯仰驾驶员传感器D通道和值电压为负值，规定值应为+5.4 Vrms～+6.6 Vrms”现象的发生，可以判定此种问题为偶发现象，通过分析可以判定，外场测试设备--驾驶员操纵装置，设备软件存在问题，建议进行校验。对于产品和值电压正、负值问题，由于和值电压本身为交流信号，交流信号不存在正、负之说，只要保证和值电压输出的电压值为合格值就可以，正、负号对于产品本身以及产品安装在整个设备上，对于使用安全不会造成任何影响，可以忽略不计。

三、预防措施

根据该故障现象建议内、外场对以下几点进行重点关注。

1. 内场关注点：

1.该型号产品和值电压=Va绝对值+Vb绝对值，要求在全行程四个通道的和值电压均在（5.4～6.6）Vrms范围内。

2.该型号产品的极性，传感器向外拉时，电压表读数小于 7 Vrms（或同相位）；向内压时，电压表读数大于7 Vrms（或反相位）。极性是该型号驾驶员传感器关键重要性能，此性能极易造成事故征候。

2. 外场关注点：

1.检查机上电缆插头是否存在松动现象；

2.检查外场供电试验箱供电是否稳定；

3.建议外场试验台--驾驶员操纵装置硬件进行校验;

4.建议外场试验台--驾驶员操纵装置测试软件进行校验;

5.检查现场人员操作和供电设备完好性。

四、结论

通过内、外场试验以及可能存在的原因总结得出，该俯仰驾驶员传感器产品合格，没有用户反馈的故障现象。外场反馈问题为外场驾驶员操纵装置软件问题，建议用户对该设备进行校验，设备软件进行升级改造，杜绝此类问题的再次发生。

参考文献

［1］郁有文《传感器原理及应用》，西安电子科技大学出版社；

［2］《航向、滚转、俯仰驾驶员传感器验收规范》，618所；

［3］《航向、滚转、俯仰驾驶员传感器使用维护说明书》，618所。

作者简介

王红志，男，高级工程师，主要从事传感器附件修理技术工作。

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