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某型无线电高度表试验器整机校准研究

更新时间:2009-03-28

某型高度表装配于我国某型三代机,其装备修理工作涉及面较为广泛。因此,在该型高度表修理工作中,量值传递显得尤为重要。本文以此为出发点,对某型高度表试验器(简称“试验器”)进行了校准方法研究,力图摸索出一套准确、有效、规范的校准方法,以保证高度表试验器的各项参数、性能满足装备修理的要求。

1 某型高度表试验器的组成及工作原理

试验器为自动控制设备,由工控机、射频控制和适配器、综合测试台组成(见图1),交流115V电源和直流27V电源采取外供方式。

因此,不同种类的润滑剂对气缸的工作性能都同时有着正面与反面的影响。要做好气缸的润滑优化,必须在选择润滑剂时综合考虑各类润滑剂。要选用含有不饱和成分较少的型号,同时还要添加如合成油聚α烯烃等成分,以更好地提高气缸的工作性能。

在历史上,我们第一次有机会自己管理香港,自己创造香港的未来。在“一国两制”之下,我们将以坚定的信念,踏实的步伐,和旺盛的斗志,朝着高远的理想前进。我们的香港将会是:

  

图1 某型高度表试验器的组成

试验器通过工控机进行所有控制操作,包括启动高度表、读取高度值、接收高度表状态信息、控制数控衰减器等。综合测试台连接产品和工控机,可完成控制指令的传输、提供高度测量范围脉冲信号和高度变化速度脉冲信号、引出高度表各项参数以及测量交直流电压、电流。射频控制和适配器由定值衰减器、耦合器、500米延迟线、射频开关和数控衰减器组成,可为高度表提供标准0m和500m延迟,提供50~150dB的衰减负载。

e. 大延迟灵敏度

试验器的工作原理是用射频控制和适配器作为负载,提供标准0米延迟和500米延迟,校准高度表高度测量精度,综合测试台为高度表提供模拟高度值,测试高度表在各种高度状态下的性能,同时检测指示器的性能。

2 确定计量特性

某型无线电高度表修理工艺规程中共有16项性能检查,其中4项性能参数完全依靠试验器完成,分别是消耗功率、灵敏度、高度测量范围、高度表校准精度。另外,该试验器还具有检查高度表高度变化速度的检测功能,该项功能在高度表修理工艺中并未体现,可作为试验器首次鉴定校准项目进行一次性校准。下面分别分析各参数的校准范围和要求。

2.1 消耗功率

试验器的功率测量采用伏安法,即公式P = U×I ,分别读取交流电压表和交流电流表、直流电压表和直流电流表计算消耗功率。工艺规程对于消耗功率无误差要求,仅仅是用“不超过”做限定,故认为测量误差要求不高。试验器厂家给出仪表校验误差为±(5%+1字),因为各面板表均为数字式三位半仪表,各面板表的技术性能应远高于±(5%±1字),故按常用同等级仪表允许误差做出规定(见表1)。

2.2 灵敏度

灵敏度导出参数就是衰减,工艺中要求分别测量零延迟和大延迟(即500米延迟)下的灵敏度,也应分别对这两个回路衰减量进行校准。图2为射频控制和适配器工作原理图。

 

表1 仪表允许误差

  

仪表 测量范围 允许误差交流电压表 110~120V ±(1%+2字)交流电流表 0~1А ±(1%+2字)直流电压表 24~30V ±(0.5%+2字)直流电流表 0~5А ±(0.5%+2字)

在零延迟测量功能下射频开关选通t1-t3,高度表发射机输入信号经由衰减器、定向耦合器、射频开关、数控衰减器后返回高度表接收机。在大延迟测量功能下,射频开关选通t2-t3,高度表发射机输入信号经由衰减器、定向耦合器、500m延迟线、射频开关、数控衰减器返回高度表接收机。两个回路均依靠数控衰减器按1dB步进增加1~63dB衰减。根据以上原理,试验器工控机需要加入两个回路通路衰减初始值,即数控衰减器为0dB时的回路衰减总量,之后工控机可根据数控衰减器设置值输出大于通路衰减量至数控衰减器最大值之间的任意衰减值。

因此该项参数计量特性按表2确定。

该项校准较为简单,电压表采用并联标准表法进行校准,电流表采用标准源法进行校准。四块数字仪表均进行在线校准。

该项参数原校准方法中并未给出,但工艺中导出了该参数,而且试验器说明书性能指标中也有规定,宽度1延迟范围为0.8±0.3μs至15±3μs,宽度2延迟范围为3.1±2.5μs至90±10μs。因试验器高度指示值是从高度表读取的解算值,高度表试验器仅是提供高度模拟信号,最终的高度解算精度来源于高度表,因此该项仅测出延迟信号在符合要求的范围内可调即可。

原校准方法仅对数控衰减器规定了误差要求,笔者综合考虑工艺参数和数控衰减器的特性按表2确定了各校准项的允许误差,经实际测量,以及对以往校准证书的数据分析,该允许误差是可行的。

  

图2 射频控制和适配器工作原理图

 

表2 灵敏度测量范围和允许误差

  

校准项 测量范围(dB) 允许误差零延迟通路衰减 >50 校准值>50dB,且年重复性±1dB零延迟灵敏度 74~88 ±2dB大延迟通路衰减 >85 校准值>85dB,且年重复性±1dB大延迟灵敏度 130~134 ±2dB数控衰减器 1、2、4、8、16、32 ≤16dB时±1dB,>16dB时±2dB

2.3 高度测量范围

高度测量范围信号是用于模拟高度延迟信号,并反馈给高度表计算单元,从而模拟出任意高度,用以完成各种参数的测试。高度测量范围信号是由综合测试台产生的,它通过采集高度表同步脉冲信号,对其进行延迟,并将延迟脉冲反馈给高度表,高度表计算单元将延迟时间按公式h = t(μs)×150(m)计算出高度,从而模拟出任意高度值。

光线入射的角度也能创造出强大的效果。比如侧光可以映射出树木的立体形状和纹理,逆光可以渲染勾勒出树木的剪影轮廓。为了避免产生炫光,注意太阳的位置应被树干遮挡。在镜头设置方面,缩小光圈确保前景和背景同等锐利,使用大光圈可以选出独特的细节,虚化其他部分。

2.4 高度表校准精度

产生真实的距离模拟信号,用以校准高度表测量精度,是试验器核心参数之一。原校准方法给出大延迟该项参数允许值为3.267~3.400μs,换算成高度值是500±10m,与工艺参数未构成1:4量传关系,不符合量传要求。考虑到标准器延迟测量的不确定度为0.3%,故规定试验器大延迟参数测量允许值为500±3m,基本符合量传关系要求,换算成时间量为3.313~3.353μs。

2.5 高度变化速度信号

原校准方法未考虑该参数的校准,但在说明书性能指标中规定速度1为150±10m/s,速度2为300±10m/s,按此要求导入计量特性。

3 校准方法研究

3.1 消耗功率

从整机校准的角度考虑,上表相对试验器说明书中的校准方法增加了零延迟灵敏度和大延迟了灵敏度的校准。因为射频控制和适配器中的微波器件较多,回路中的衰减量为各微波器件的总衰减量,对器件单独校准得到的衰减量值对实际生产使用意义较小,仅能够判断单独器件的工作性能,而整体衰减量不是独立器件衰减量值的简单叠加。独立器件在网络中构成了新的阻抗匹配,只有整体校准才能反映回路总衰减值的特性。

3.2 灵敏度

b. 零延迟通路衰减

实施模块化设计是一个动态过程.模块化过程并非孤立的、一成不变的,而是随着情况不断变化的过程[10].模块化过程既包含了模块的设计和制造过程,又包括对生产技术的规划、实施、协调等过程.设备模块系列也跟随着研发水平的发展而实时更新,其流程如图3所示.

 

其中ГG为信号源端反射系数,ГL为负载端反射系数。

根据公式必须已知信号源端和负载端驻波系数才可计算失配误差,但是实际产品修理中高度表的发射机和接收机是未标注驻波系数的,对其进行驻波系数测量较为困难,且修理技术条件中未对该参数做出要求,因此,本文认为高度表的测量网络环境相同。将该二端网络插入损耗测量值作为试验器衰减修正参数。

因此在测量零延迟通路衰减、零延迟灵敏度、大延迟通路衰减、大延迟灵敏度需要加入产品测试电缆一同测量,将总回路插损作为测量结果。具体测量方法如下:

随着介入治疗与影像学技术的不断发展,当前神经外科介入治疗已广泛应用于脑血管病的治疗中,对脑血管疾病患者具有重要意义。神经外科介入治疗脑血管病效果显著,不仅可减轻患者创伤及痛苦,同时增加治疗安全性。临床上脑血管病患者大多同时合并糖尿病,该类患者病情更复杂,在一定程度上增加治疗、护理难度。除积极进行神经外科介入治疗外,围术期护理工作的开展也十分重要,直接关系到手术效果及患者预后[3]。

2.3.3 空间环复。通过交通流线的设计,使得游览路线不断曲折回环,增加游览的时间,园内的景色也是逐渐呈现的,获得小中见大的园林空间体验。

a. 按图3连接好测量仪器;

由于衰减是在理想匹配网络下定义的,因此用测量仪器不可能测得定义衰减量,由于端口失配情况的存在,实际测量得到的衰减量是插入损耗。插入损耗包括了网络入射端口的反射损失和输出端口的反射损失。失配带来的误差可用下式计算:

将射频开关保持向下,测量此时回路衰减量。

c. 零延迟灵敏度

拨动数控衰减器,其标称值加上零延迟通路衰减量测量值即为零延迟灵敏度标称值,设置其为74~88dB,测量此时回路衰减量,记为零延迟灵敏度实际值,计算相对误差。

d. 大延迟通路衰减

将射频开关保持向上,测量此时回路衰减量。

按照《堤防工程设计规范》(GB50286—98)要求,是不允许在堤防设计断面内种树的。《堤防工程设计规范》,对堤防工程的级别及设计标准、堤线布置及堤型选择、堤身结构及堤顶高程、堤基处理及堤岸防护、堤防的渗流及抗滑稳定、穿堤建筑物及观测管理设施等都有严格的要求。如,对土堤堤身筑堤土料的要求:均质土堤选用亚黏土不得含植物根茎等杂质。设计必须满足规范要求,才能保证堤防的安全。

拨动数控衰减器,其标称值加上大延迟通路衰减量测量值即为大延迟灵敏度标称值,设置其为130~134dB,测量此时回路衰减量,记为大延迟灵敏度实际值,计算相对误差。

f. 数控衰减器

本文数据来源于出租车一体化终端,利用北斗高精度定位和车载诊断(OBD)系统接口读取车辆实时位置、时间、车速、油耗、累计里程、发动机转速等信息,采样频率为1 Hz,采样车型为现代伊兰特. 采集设备如图1所示,出租车数据格式如表1所示.

在图3连接基础上用衰减法测量数控衰减器衰减值,该值用于判定数控衰减器性能。

由于大延迟灵敏度衰减动态范围较大,故介绍频谱分析仪测量法。

2016年,合一集团前副总裁卢梵溪就曾曝出利用职务之便实施违法犯罪行为。卢梵溪被称为视频行业的传奇人物,他曾发起并监制了现象级的微电影《老男孩》,后来成为爆款的《罗辑思维》《名侦探狄仁杰》《万万没想到》等作品,也都是他带着团队孵化出来的。

我计量站频谱分析仪为安捷伦E4440А型,26.5GНz带宽,在接通选件110后,低噪低至-165dBm,相对电平准确度为0.4dB。从动态范围和电平准确度量传关系上看可以满足该项测试要求。但要进行如下操作才能完成该项测量并保证测量不确定度:

  

图3 测量仪器连接示意图

  

图4 延迟校准仪器连接示意图

a. 频谱分析仪及信号发生器预热30分钟;

南稍门站站位范围主要控制管线有:友谊西路北侧埋深为6.8 m的DN 2000 mm混凝土PS管,埋深为2.2 m的DN 800 mm混凝土PS管,以及两根埋深为2.6 m、规格均为1 400 mm×1 800 mm的电力沟道和电信沟道。因此,车站主体结构需考虑避让对其影响较大的控制管线。

湖北省潜江市辖区内有总口、白鹭湖、运粮湖、后湖、熊口、周矶共6家国有农场,垦区国土面积53万亩,自承担“农垦创新行业指导管理体制改革”试点任务以来,潜江市农场管理局高度重视,认真调研,积极探索,周密谋划,全力推进。一年多来,专项试点工作取得一定成效。

按上述操作后可稳定准确的测量出大于-130dB的衰减量。

c. 打开旁路预选器(降低底噪);d. 选择平均检波器。

b. SPАN设置100Нz,RBW、VBW设置1Нz,打开平均值;

3.3 高度测量范围

该参数为脉冲间隔测量,可选用高分辨力示波器作为标准器。如安捷伦7104А示波器,水平分辨率为1024dpi,时基准确度为1×10-6,完全可满足该项校准的量传要求。通过查找试验器说明书,确定综合测试台前面板的同步信号、和延迟信号两个测量孔为脉冲间隔测量点。同步信号即为高度表距离脉冲信号,延迟信号即为试验器模拟距离脉冲信号的反射波。时间频率参数不受测量网络失配影响,在网络任一节点测量均可,因此直接选用在试验器厂家引出的专用测试端进行测量。

1)预制光缆采用两头终端连接器与装置设备直连方案时,分支式预制光缆损耗只与光纤本身固有损耗有关,对插式连接器预制光缆损耗除光纤本身固有损耗外,还与连接器的插接损耗有关。

该项测试需要按产品测试要求连接高度表,并且通电。在软件面板选择“仪表输出信号成型精度”测试项,示波器两个通道分别监测两路信号,调整综合试验台前面板粗调或细调即改变两路脉冲信号间隔,读取示波器测量值作为测量结果。

3.4 高度表校准精度

该参数为延迟时间测量,可导出距离值。延迟是S参数的一种,也叫时延,是相位的导出量,在同频率同介质情况下,延迟与正比于介质长度。该试验器选用的是声体波延迟线,与同轴电缆延迟线相比具有体积小、质量轻、无色散、延迟温度变化小、损耗小等特点。本文采用网络分析仪作为标准仪器,对延迟线进行测量。在实际测量中,大延迟通路衰减量达到了-90dB,网络分析仪测量不确定度较大,因此根据延迟参数特点,对延迟线器件单独进行延迟校准,校准结果加上零延迟通路延迟量作为大延迟通路延迟校准结果。延迟校准仪器连接见图4。

因为同介质下延迟正比于长度,零延迟通路的实际长度可直接测量发射机、接收机电缆长度,加上射频控制和适配器内部电缆总长度之和作为零延迟通路长度。

3.5 高度变化速度信号

高度变化速度实际为延迟脉冲信号与同步脉冲信号脉冲间隔变化速度,这个时间变化速度(s/s)乘以距离变化速度(m/s)即得出高度变化速度(m/s)。目前笔者未找到能够对脉宽变化速度进行测量的通用仪器,经研究测试本文选用如下方法进行该项参数的校准。

a. 按3.3章节连接高度表和示波器,并打相应测试功能,在软件面板“速度/延迟开关”选择150m/s或300m/s,调整示波器使之完整显示出两路脉冲并且延迟脉冲在屏幕范围内连续左右移动;

b. 用摄像机对示波器屏幕进行拍摄,摄像机选择高速功能(每秒60帧),至少拍摄一个完整的左右移动周期;

c. 在电脑中打开拍摄视频,用视频软件(kmplayer)对其进行分析,设置视频软件时间轴分辨力至少为0.01s,选定示波器水平格区间,如2μs/div、4格,逐帧播放并寻找延迟脉冲波上升沿进入和离开水平格区间时间点,两时间点的差值即为上升或下降速度运行的时间,该时间除水平格区间总时间距离即为时间变化速度,从而计算出高度变化速度。该测量模型的参数为时间参数,分析不确定度来源为示波器水平测量误差、摄像机计时误差、电脑计时误差和视频软件分辨力,示波器水平测量误差已知,摄像机计时误差和电脑计时误差均源于电路板集成晶振,一般民用级晶振都在1×10-4级别甚至更高,而选用的视频软件时间分辨力达到了0.001s,因此总的不确定度也在0.001s级别,符合高度变化速度量值传递要求。

表3为一组实测数据,表中4个速度测试结果均不符合试验器技术要求。这台仪器使用多年,且产品技术条件和修理工艺中均未规定该项参数为修理参数,因此,产品工作者可用此功能观察高度表指示器指示高度变化。

7)以上各层材料填筑完毕后,采用冲洗干净后的沟道开挖碎石料将开挖部分空间回填至原地面高程,回填料中不得含有泥、腐植物等。

4 总结

无线电参数检测设备由于自身特点,其整机校准可通过采用通用测量标准以在线的方式进行参数独立校准完成,校准结果即可反映检测设备真实特性。

 

表3 实测数据

  

高度变化速度 运动方向 起始时间(s) 结束时间(s) 总时间(s) 距离(μs) 实测速度(m/s)上升 0.208 10.237 10.029 8 119.653下降 13.937 23.468 9.531 8 125.9049 150m/s 300m/s上升 0.385 4.617 4.232 8 283.5539下降 4.951 9.416 4.465 8 268.757

 
雷鸣,葛鑫
《航空维修与工程》 2018年第04期
《航空维修与工程》2018年第04期文献

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