CN107544001B - 航天器热试验电缆用的绝缘测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种航天器热试验加热电缆绝缘测试设备，包括主控控制器、测试资源仪器、线路逻辑切换箱、服务器，总控间PC，其中，测试资源仪器包括并联的数字量输出模块、数字式测量模块和多路复用器模块，线路逻辑切换箱与测控仪器资源中的各并联模块进行数据交互且各模块分别与主控控制器进行数据交互，主控控制器依次与服务器、总控间PC进行局域网通信，实现电缆绝缘测试设备的远程控制操作，其特征在于，多路复用器模块选择2个PXI2530B多路复用模块，每个PXI2530B采用128x1的通道配置模式，能够实现256通道的扫描切换。该测试设备的使用，大大提升了热试验外热流模拟装置加热电缆绝缘电阻测试的自动化水平和准确度，提高了航天器热试验测控系统准备工作的效率。

Description

航天器热试验电缆用的绝缘测试设备

技术领域

本发明属于航天器地面测试及试验技术领域，具体涉及一种航天器热试验测控系统用加热电缆绝缘测试设备及其测试方法。

背景技术

航天器真空热试验作为航天器研制过程中状态最复杂、耗资最大、耗时最长的试验项目，对试验准备和试验过程中的可靠性要求非常之高。在热试验中，空间环境模拟设备测控系统通过对外热流模拟装置的闭环控制，实现航天器外热流环境的模拟。由于航天器体形较大、外形复杂且对外热流模拟的要求较高，空间环境模拟设备内部采用的外热流模拟装置类型及数量较多，且与航天器的相互空间关系较为复杂。为保证航天器在热试验期间的安全，防止外热流模拟装置在加电过程中与航天器构成短路，对航天器载荷造成电冲击，试验前需在多个准备步骤对外热流模拟装置的对地绝缘性能进行测试。由于加热电缆负责外热流模拟装置与供电电源的连接，因此可通过对加热电缆电源端接口线芯对地绝缘的测试，间接实现外热流模拟装置对地绝缘性能的测试。

目前，在航天器热试验准备过程中，空间环境模拟设备测控系统加热电缆绝缘测试普遍采用逐个手动断开加热电缆转接柜中插头，并用万用表(或摇表)与短接插头相结合的方式手动测量加热电缆对地绝缘电阻，测试方法自动化程度较低，费时费力且人工操作准确性较差。为解决上述问题，研制了一种航天器热试验加热电缆绝缘测试设备，该设备应用便捷，运行可靠，能够在短时间内完成加热电缆对地绝缘检测，对提高加热电缆绝缘测试的自动化水平和航天器热试验的准备效率具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种航天器热试验加热电缆绝缘测试设备，能够实现航天器热试验准备过程中加热电缆也即外热流模拟装置对地绝缘电阻的快速测试，采用PXI总线技术实现测试过程中外加热电缆输入通道的自动切换，完成加热电缆多线芯测试通道的切换及电阻测量。

一种航天器热试验加热电缆绝缘测试设备，包括主控控制器、测试资源仪器、线路逻辑切换箱、服务器，总控间PC，其中，测试资源仪器包括并联的数字量输出模块、数字式测量模块和多路复用器模块，线路逻辑切换箱与测控仪器资源中的各并联模块进行数据交互且各模块分别与主控控制器进行数据交互，主控控制器依次与服务器、总控间PC进行局域网通信，实现电缆绝缘测试设备的远程控制操作，其特征在于，多路复用器模块选择2个PXI2530B多路复用器模块，每个PXI2530B采用128x1的通道配置模式，能够实现256通道的扫描切换。

其中，线路逻辑切换箱负责测试设备与外部电缆的连接以及外热流模拟装置加热回路的切换。

进一步地，线路逻辑切换箱基于若干继电器进行构建，继电器选用双刀双掷常闭型，设计继电器的连接方式，缺省状态下，将外热流模拟装置加热回路输入端连接至电源机柜接口；当对电缆线芯进行绝缘测试时，控制继电器的触点切换，将外热流模拟装置加热回路输入端从电源机柜接口切换至绝缘电阻测试通道，实现电缆绝缘测试设备与机柜电源的物理电气隔离。

进一步地，其中，测试资源仪器主要包括PXI4065数字式测量模块和PXI6513数字量输出模块。

进一步地，PXI 4065数字式测量模块具有交直流电压、交直流电流测量以及2线或4线制电阻测量的功能。

进一步地，测量时，将PXI 4065数字式测量模块的负极端连接地线，正极端连接至多路复用器的输出端，然后通过多路复用的通道切换，实现多通道电缆对地绝缘电阻的测量。

其中，主控控制器采用NI PXI1042机箱和PXI8820嵌入式控制器相结合的方式，构成测试设备的控制核心单元。

进一步地，PXI1042机箱具有8个PXI总线插槽，PXI8820嵌入式控制器采用2.2G双核Intel处理器，安装到机箱零号插槽，通过背板PXI总线与其余插槽仪器板卡进行通信，完成相关控制。。

其中，PXI6513数字量输出模块负责对线路逻辑切换箱内继电器的控制，每个模块具有64通道DO，配置有2套PXI6513模块。

进一步地，每个通道的输出量通过线路逻辑分线箱控制接口与继电器驱动线圈连接，单通道最大输出电压为30V，驱动电流为475mA，满足继电器线圈的驱动需求。

本发明中利用此设备进行航天器热试验加热电缆绝缘测试的方法，主要包括以下步骤：

1)将被测加热电缆通过真空容器内的电缆转接柜连接至线路逻辑切换箱的A系列接口，将电源机柜电缆连接至线路逻辑切换箱的B系列接口；

2)每次测试前，对电缆数量和线芯数目进行设置，并设定绝缘性能判断电阻，当测量阻值大于判断电阻时，电缆线芯绝缘性不正常；当测量阻值小于判断电阻时，电缆线芯绝缘性正常；

3)控制线路逻辑切换箱内的各个继电器，使加热电缆接口A输入通道由电源机柜接口B切换到绝缘测试接口C；

4)控制多路复用模块，逐个扫描被测电缆各线芯通道，并采用数字式测量模块，测量各线芯通道对地绝缘电阻；

5)设备自动生成测试结果报表，保存测试结果并作为真空热试验测控系统准备文件存档；

6)测试结束后，控制线路逻辑切换箱内继电器复位，使加热电缆接口输入通道由绝缘测试接口切换回至电源机柜接口，以便后续热试验的正常进行。

本发明的使用与现有电缆绝缘测试方法相比较，完全省去了手工插拔电缆插头进行测试的操作，将现场人工操作升级为总控间远程自动化操作，并实现了测试结果报表的生成与打印功能，大大提升航天器热试验加热电缆绝缘测试的自动化程度与工作效率，为加热电缆的绝缘测试提供了一种方便、快捷、高效的工程手段，并通过测试结果的处理，实现电缆绝缘测试的自动化，提高试验工作效率。

附图说明

图1为本发明的航天器热试验加热电缆绝缘测试设备的结构示意图；

图2为本发明的多通道电缆绝缘测量过程示意图；

图3为本发明的线路逻辑切换箱工作过程示意图；

图4为本发明的线路逻辑切换箱结构示意图；

图5为本发明的设备的工作流程图。

具体实施方式

以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。

参照图1，图1为航天器热试验加热电缆绝缘测试设备的结构示意图。其中，航天器热试验加热电缆绝缘测试设备，包括主控控制器、测试资源仪器、线路逻辑切换箱、服务器，总控间PC，其中，测试资源仪器包括并联的数字量输出模块、数字式测量模块和多路复用器模块，线路逻辑切换箱与测控仪器资源中的各并联模块进行数据交互且各模块分别与主控控制器进行数据交互，主控控制器依次与服务器、总控间PC进行局域网通信，实现电缆绝缘测试设备的远程控制操作，其特征在于，多路复用器模块选择2个PXI2530B多路复用器模块，每个PXI2530B采用128x1的通道配置模式，能够实现256通道的扫描切换。

图2为多通道电缆绝缘测量过程示意图。其中PXI 4065数字式测量模块具有双线制电阻测量功能，PXI2530B具有128x1模式多通道扫描切换功能。为实现最多8条加热电缆(240个线芯)的绝缘电阻测试，选择2个多路复用器模块PXI2530B与1个数字式测量模块PXI4065相结合的方式，将数字式测量模块的负极端连接至地线，正极端连接至多路复用器的单通道输出端，多路复用器的多通道输入端构成了绝缘测试通道接口，与线路逻辑切换箱进行连接。数字式测量模块和多路复用器模块均通过PXI总线与总控控制器进行数据交互。测量时，设备通过多路复用器的通道切换，实现最多256通道的绝缘电阻扫描测量。为提高绝缘阻值测量的准确度，单通道绝缘电阻测量周期设置为1s，并在测量周期内多次读取电阻值，取平均值。

图3为线路逻辑切换箱工作过程示意图。其中线路逻辑切换箱受主控控制器及数字量输出模块的控制，通过设计逻辑切换箱内继电器的连接方式，实现测试设备与外部电缆的电气连接以及外热流模拟装置加热回路的切换。缺省状态下，外热流模拟装置加热电缆通过容器外的电缆转接柜，将加热电缆接口A连接至电源机柜接口B；在对电缆线芯进行绝缘测试时，控制继电器的触点切换，将加热电缆接口从电源机柜接口A切换至绝缘电阻测试通道接口C，实现电缆绝缘测试设备与机柜电源的物理电气隔离。该装置的设计，保证了电缆绝缘测试设备在航天器热试验过程中的可靠性，杜绝了电缆绝缘测试设备的运行给航天器热试验带来的附加风险。

图4为线路逻辑切换箱结构示意图，对线路逻辑切换箱的具体实现方式进行了阐述说明。线路逻辑切换箱由电气线路连接口、继电器控制接口以及若干继电器组成。电气线路连接口包括A1～A8、B1～B8和C1～C8等24个接口，分别用于连接外热流模拟装置加热电缆接口、电源机柜接口和绝缘测试通道接口。上述接口均为Y2-36ZJ型，具有36线芯，根据工程需要，只采用前30线芯用于电气连接。继电器控制接口具有120路数字量通道，与PXI6513数字量输出接口连接，分别控制继电器R1～R120的驱动线圈。继电器选用双刀双掷型，以继电器R1为例，继电器R1触点a1-1、a1-2连接至加热电缆接口A1的1、2号线芯，继电器R1触点b1-1、b1-2连接至电源机柜接口B1的1、2号线芯,继电器R1触点c1-1、c1-2连接至绝缘电阻测试通道接口C1的1、2号线芯。缺省状态下，触点a1-1、a1-2连接到b1-1、b1-2，加热电缆与电源构成加热回路；当对接口A1的1、2号线芯的对地绝缘电阻进行测试时，控制继电器动作，触点a1-1、a1-2连接到c1-1、c1-2，加热电缆连接至绝缘测试通道，构成加热电缆绝缘电阻测量回路。

图5为航天器热试验加热电缆绝缘测试设备工的作流程。结合图5，本发明中利用此设备进行航天器热试验加热电缆绝缘测试的方法主要包括以下步骤：

1)设备启用前，对测试设备接口电缆进行连接。将被测加热电缆依此连接至线路逻辑切换箱A系列接口，将电源机柜电缆依此连接至线路逻辑切换箱B系列接口。

2)每次测试前，对相关测试参数进行设置。其中电缆数量设置区间为1～8、线芯数目设置区间为1～30、绝缘性能判断电阻一般设定为200MΩ，当测量阻值大于绝缘电阻时，电缆线芯绝缘性不正常；当测量阻值小于绝缘电阻时，电缆线芯绝缘性正常。

3)主控计算机通过数字量输出模块PXI6513，控制线路逻辑切换箱内继电器，使加热电缆接口输入通道由电源机柜接口切换到绝缘测试接口。

4)采用数字式测量模块PXI2530测量线芯通道对地绝缘电阻，并通过控制多路复用器模块PXI4065，切换被测电缆线芯通道，直至测试通道扫描结束。并根据绝缘性能判断阻值，判断被测电缆各线芯的绝缘性能。

5)设备自动生成测试结果报表，保存测试结果并打印，作为真空热试验测控系统准备文件存档。

6)测试结束后，控制线路逻辑切换箱内继电器复位，使加热电缆接口输入通道由绝缘测试接口切换回至电源机柜接口，以便后续热试验的正常进行。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.航天器热试验加热电缆绝缘测试设备，包括主控控制器、测试资源仪器、线路逻辑切换箱、服务器，总控间PC，其中，测试资源仪器包括并联的数字量输出模块、数字式测量模块和多路复用器模块，线路逻辑切换箱与测试资源仪器中的各并联模块进行数据交互且各模块分别与主控控制器进行数据交互，主控控制器依次与服务器、总控间PC进行局域网通信，实现电缆绝缘测试设备的远程控制操作，其特征在于，多路复用模块选择2个PXI2530B多路复用器模块，每个PXI2530B采用128x1的通道配置模式，能够实现256通道的扫描切换，其中，线路逻辑切换箱负责测试设备与外部电缆的连接以及外热流模拟装置加热回路的切换。

2.如权利要求1所述的电缆绝缘测试设备，其中，线路逻辑切换箱基于若干继电器进行构建，继电器选用双刀双掷常闭型，继电器的连接方式，使得继电器在常闭状态下，将外热流模拟装置加热回路输入端连接至电源机柜接口；当对电缆线芯进行绝缘测试时，控制继电器的触点切换，将外热流模拟装置加热回路输入端从电源机柜接口切换至绝缘电阻测试通道，实现电缆绝缘测试设备与机柜电源的物理电气隔离。

3.如权利要求1所述的电缆绝缘测试设备，其中，测试资源仪器主要包括PXI4065数字式测量模块、PXI2530B多路复用器模块和PXI6513数字量输出模块。

4.如权利要求1所述的电缆绝缘测试设备，其中，PXI 4065数字式测量模块具有交直流电压、交直流电流测量以及2线或4线制电阻测量的功能；测量时，将PXI 4065数字式测量模块的负极端连接地线，正极端连接至多路复用器的输出端，然后通过多路复用的通道切换，实现多通道电缆对地绝缘电阻的测量。

5.如权利要求1所述的电缆绝缘测试设备，其中，主控控制器采用NI PXI1042机箱和PXI8820嵌入式控制器相结合的方式，构成测试设备的控制核心单元。

6.如权利要求5所述的电缆绝缘测试设备，其中，PXI1042机箱具有8个PXI总线插槽，PXI8820嵌入式控制器采用2.2G双核Intel处理器，安装到机箱零号插槽，通过背板PXI总线与其余插槽仪器板卡进行通信，完成相关控制。

7.如权利要求1所述的电缆绝缘测试设备，其中，PXI6513数字量输出模块负责对线路逻辑切换箱内继电器的控制，每个模块具有64通道DO，配置有2套PXI6513模块。

8.如权利要求7所述的电缆绝缘测试设备，其中，每个通道的输出量通过线路逻辑分线箱控制接口与继电器驱动线圈连接，单通道最大输出电压为30V，驱动电流为475mA，满足继电器线圈的驱动需求。

9.利用权利要求1-8任一项所述的设备进行航天器热试验加热电缆绝缘测试的方法，主要包括以下步骤：

1）将被测加热电缆通过真空容器外的电缆转接柜连接至线路逻辑切换箱的A系列接口，将电源机柜电缆连接至线路逻辑切换箱的B系列接口；

2）每次测试前，对电缆数量和线芯数目进行设置，并设定绝缘性能判断电阻，当测量阻值大于判断电阻时，电缆线芯绝缘性不正常；当测量阻值小于判断电阻时，电缆线芯绝缘性正常；

3) 控制线路逻辑切换箱内的各个继电器，使加热电缆接口A输入通道由电源机柜接口B切换到绝缘测试接口C；

4）控制多路复用模块，逐个扫描被测电缆各线芯通道，并采用数字式测量模块，测量各线芯通道对地绝缘电阻；

5）设备自动生成测试结果报表，保存测试结果并作为真空热试验测控系统准备文件存档；

6）测试结束后，控制线路逻辑切换箱内继电器复位，使加热电缆接口输入通道由绝缘测试接口切换回至电源机柜接口，以便后续热试验的正常进行。