论文导读：便携式外场检测仪没有得到重视。本文对外场检测或模拟的信号分析以及外场检测仪的软硬件结构。
关键词：外场检测仪，信号分析，软硬件结构
近几年，机载电子设备发展迅速，为了提供部队测试维修能力，许多机场修理厂都配备或正在研制机载设备自动综合测试诊断系统。但便携式外场检测仪没有得到重视，许多进口设备配套的外场检测仪没有进口，国内研制外场检测仪较少，无法满足部队实际需求。本文对外场检测或模拟的信号分析以及外场检测仪的软硬件结构。
1. 外场检测或模拟信号分析
1.1 对交流电压的检测。
飞机通常采用～115V 400Hz、～26V 400Hz和～36V 400Hz。
飞机上～115V通常为单线制，～115V回线是飞机机体，这和飞机直流+27V地线一样；在飞机上直流地和交流地通常间隔0.5米以上。由于～115V、～26V在设备中常常作激磁，需要发送设备和接收设备同相，通常做法是两者共用同一个～115V电源。对于外场检测仪，也必须和被测设备使用同一个～115V电源。免费论文。
机上～26V可能来自～115V，也可能来自～36V。例如GPS向自动驾驶仪提供操纵信号时，需要自动驾驶仪的～36V变成～26V作激磁；GPS在接收航向时，则需要～115V变换的～26V作激磁。雷达天线驱动器、雷达导航接口、航姿、GPS均需要～26V 400Hz作激磁信号，但有的设备要求～26V低端接地，有的则要求～26V低端独立走线。
 机上～36V电源通常供航向姿态系统和自动驾驶仪等使用，和～115V电源最大区别是没有中线（地线），～36V电源分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三相，相间电压为～36V。当～36V作激磁信号，发送端和接收端必须取自相同的相，否则接收信号不对。
对各种交流电压检测必须采用变压器耦合方式，而不能只取高端，将低端直接接地。图1是某检测仪对115V电压检测电路，机上～115V电源通过继电器常闭点给设备供电；当继电器闭合时，检测仪向被测设备提供～115V电压；～115V检测电路接到继电器公共端，这样既可以监视原机～115V供电情况，又可监视检测仪～115V供电情况。由于检测仪的115V仍然取自飞机115V电源。一旦检测仪上电时，高低端接反，立刻导致机上～115V电源短路到地。图2采用变压器耦合可以避免这种情况。
如果对～36V电压检测时，直接将低端接地会导致机上～36V 400Hz电源Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三相中的某相接地，结果机上许多设备无法正常工作。
1.2 对同步器信号的检测或模拟
对同步器信号检测必须解决三个问题：激磁信号的差异，同步器3线输出/2线接收的变换，调相（线）的问题。
飞机上的同步器可以采用～36V激磁和～26V激磁，通常航向姿态系统和自动驾驶仪等沿用苏联标准，采用～36V激磁电压；而进口气象雷达、GPS等设备通常沿用西方标准，采用～26V激磁电压。当同步器使用～36V激磁时，同步器输出的线电压为16V；当采用～26V激磁时，同步器输出的线电压为11.8V。当发送设备和接收设备的激磁电压不同，同步器线电压也必须变换。当外场检测仪检测同步器信号时，必须考虑激磁信号问题。
同步器通常采用3线输出（X/Y/Z），而且有的设备会将同步发送器端的Z直接接地，Z线接地并不意味同步器采用2线输出（X/Y），而是Z线信号通过飞机机体传输，从而节省一根导线。机上有些设备接收同步器信号时，接收端不是同步器，而是运放，只有2根输入端。这样同步发送器和接收端必须设有电阻变换网络，解决3线/2线，同步器信号斜率和阻抗匹配等问题。当外场检测仪检测或模拟同步器信号时，必须考虑3线制和2线制的差异。
同步器信号还存在调线和调相的问题，如果发送端和接收端相差180°时，通常将激磁信号反接；如果相差30°、60°、120°等固定角度，需要调整X、Y、Z线序。在设计外场检测仪，应该设置便捷的调相、调线装置。
1.3 对偏航距信号的检测
偏航距是指飞机在飞行时，偏离预定航线的横向距离。偏航距信号由GPS卫星导航系统、导航计算机、无线电罗盘等设备提供；雷达和航向姿态系统接收，雷达接收偏航距，和其它导航信息一起显示在雷达显示屏上，为飞行员提供方便；航向姿态系统接收偏航距显示在航位指示器或领航指示器上。
无线电罗盘本身不能给出偏航距，必须依赖地面导航台。当地面导航台开机，飞机停放磁航向与导航台偏差，能够输出。外场测试，地面导航台可能不开机,所以地面测试有可能测不到无线电罗盘偏航距。
飞机处于停放状态，GPS可以进行偏航距测试，偏航距信号为±150μA，但负载条件为1kΩ，测试条件是GPS正常工作，调节GPS CDU面板旋钮，自0向右偏离1R、2R、3R、4R、5R；自0向左偏离1L、2L、3L、4L、5L。GPS外部设置3种精度：5R/5L对于±5海里、±1海里、±0.3海里。
外场检测仪可以使用AD来检测偏航距信号，利用DA来模拟偏航距信号。
1.4 对操纵信号的检测和模拟
操纵信号是GPS（或导航计算机）给自动驾驶仪提供的飞机横滚控制信号，不同飞机自动驾驶仪所需操作信号有所差异，主要是操纵信号的激磁类型、操纵信号的范围和斜率。如果自驾采用～26V激磁，则外场检测仪检测或模拟的操纵信号必须采用～26V激磁；如果自驾采用～36V激磁，则外场检测仪检测或模拟的操纵信号必须采用～36V激磁，而且相序必须一致。有些飞机自动驾驶仪采用电液驱动，在地面检测驾驶仪必须使用液压车；否则驾驶杆不响应。
1.5 ARINC 419信号的检测和模拟
现在多数机载设备采用ARINC 429信号和MIL1553B数据总线，而少数机载设备仍采用过时的ARINC 419总线。ARINC 429是一种串行数据总线标准，广泛用于航空航天领域，数据流单向传输，传输线为双绞屏蔽线，信号形式为双极归零。而ARINC 419总线是429总线的前身，其标志码、数据结构、数据率、时间间隔和电平都不尽相同。目前市场很难买到419总线板卡，只有429总线板卡，这样外场检测仪就存在用429板卡，生成419总线数据的难题。
2. 外场检测仪的软硬件结构
外场检测仪硬件电路主要由嵌入式工控机、宽温液晶显示器、检测仪面板、检测板卡、箱体、电源和检测电缆等组成，如图3所示。免费论文。检测仪为外场检测设备，总体布局为密封箱体结构。检测面板设有10英寸宽温液晶显示器、周边控制键、电源插座、电源控制开关、USB接口和系统电缆插座。为了不破坏箱体密封防水功能，检测系统散热的进风和出风口均设在前面板上。免费论文。检测板卡包括ARINC419卡、ARINC407卡、数字信号I/O和模拟I/O板卡和信号调理板卡等，完成检测信号生成、调理和转接。板卡上设有嵌入式单片机、FPGA等控制各板卡工作，以及各板卡和工控计算机的通信。
外场检测仪的软件分为用户应用层、测试管理层、物理驱动层设计，每一层都包含许多软件模块。这种模块化、层次化结构设计，保证了系统运行可靠、稳定，软件便于维护、扩展及升级。
用户应用层软件包括系统的主界面、系统自检、初始化各功能通道检测及结果显示界面、ODBC数据库和系统帮助等模块，模块的各级界面均采用CVI开发。检测仪开机后直接进入主界面，从主界面可以进入检测界面N，操作者可根据外场工作需要，选择相应的检测界面道进行检测，并将故障进行定位。
测试管理层包括测试流程高层指令模块和底层命令模块。它起着中间通信的作用。该层软件采用VC编写，实现工控机和各板卡的单片机、FPGA之间的信息交联。测试管理软件向板卡提供指令和信号生成的有关数据；同时板卡将检测结果回送到测试管理层，最终显示到用户应用层的有关检测界面上。
物理驱动层主要包括USB HUB驱动、USB驱动动态连接库、各板卡物理驱动程序等。它集成了板卡和计算机USB通讯的应用层协议，是一个接口应用层程序集，主要完成各种板卡的打开、关闭、初始化、设定数据、读取数据等的具体操作与控制。USB驱动动态连接库在Visual C++环境下开发，以动态连接库的形式提供给用户使用和调用。其他驱动程序为芯片供应商提供的USB接口芯片底层驱动程序。
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