CN109163648A - 位移测量故障检测方法及装置 - Google Patents

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杨海龙
郭永波
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Abstract

本申请提高了一种位移测量故障检测方法，属于传感器测量技术领域，用于检测位移传感器的故障模式，其中所述故障模式包括传感器故障和连接电缆故障，所述位移测量故障检测方法包括：驱动所述位移传感器并检测驱动电路中的电压值与电流值；根据所述电压值及所述电流值判断所述位移传感器的故障模式。本申请与现有技术相比：无需开启测量设备，避免由于短路造成电流过大引起的设备烧毁；无需多人配合，可单人进行位移传感器及连接电缆的现场故障检测；利用此方法可获取比传统方法更精确的故障信息，并能准确定位故障点；加快位移测量故障检测效率，缩短强度试验准备周期。

Description

位移测量故障检测方法及装置
技术领域
本申请属于传感器测量技术领域，特别涉及一种位移测量故障检测方法及装置。
背景技术
飞机结构强度试验是飞机研制过程中不可缺少的必要阶段。在飞机结构强度试验中需采用大量的拉线式电流型位移传感器测量飞机结构变形。位移传感器通过多级串联电缆与采集设备相连，采集设备为每个接入测量通道的位移传感器提供24V激励电压。由于年久失修、连接电缆虚焊或环境因素等造成的位移传感器破损、连接线短路、断路等现象，会引起位移测量设备采集主板短路，或测量数据不真实等现象，直接影响测量数据质量和试验结果的有效性。
以往，为了排除位移传感器故障，需要两个人分别在试验现场与采集设备旁等候，当位移传感器与采集设备连接好以后，通过采集计算机进行硬件检测。硬件检测不能按通道显示位移短路、接地和断路故障。此时需要指挥人员通过对讲机指挥现场人员逐个通道拔插位移电缆，以确定有故障的通道。此方法需两人配合，且耗时较长，期间短路、接地引起的大电流易使测量设备烧毁。有故障的通道被确认后，还要逐一更换通道所连接的各级电缆或传感器，并通过采集计算机继续进行检测，直至短路、接地及断路故障完全排除。因此该方法不仅增加了人员成本，费时费力，而且易使测量设备因电流、电压过载烧毁，严重影响试验进度，带来直接或间接的经济损失。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本申请的目的是提供了一种位移测量故障检测方法及装置，以解决上述问题。
本申请的技术方案是：一种位移测量故障检测方法，用于检测位移传感器的故障模式，其中所述故障模式包括传感器故障和连接电缆故障，所述位移测量故障检测方法包括：
驱动所述位移传感器并检测驱动电路中的电压值与电流值；
根据所述电压值及所述电流值判断所述位移传感器的故障模式。
在本申请一些实施例中，所述驱动电路中设有固定阻值电阻。
在本申请一些实施例中，所述位移传感器为电流型位移传感器。
在本申请一些实施例中，所述根据所述电压值及电流值判断所述位移传感器的故障模式，包括
若所述电压值为零，则跳过连接电缆驱动所述位移传感器并再次检测驱动电路中的二次电压值，若所述二次电压值为零，则所述故障模式为传感器故障，若所述二次电压值不为零，则所述故障模式为连接电缆故障；
若所述电流值大于最大额定电流，则跳过连接电缆驱动所述位移传感器并再次检测驱动电路中的二次电流值，若所述二次电流值大于所述最大额定电流，则所述故障模式为传感器故障，若所述二次电压值小于大于所述最大额定电流，则所述故障模式为连接电缆故障。
在本申请一些实施例中，还包括
检测位移传感器的外壳与连接电缆中的地线间的电流；
若所述电流大于预定值，则故障模式为传感器故障。
本申请还提供了一种位移测量故障检测装置，用于检测位移传感器的故障模式，其中所述故障模式包括传感器故障和连接电缆故障，所述位移测量故障检测装置包括：
驱动电路，所述驱动电路用于驱动所述位移传感器；
电压检测单元，所述电压检测单元用于所述检测驱动电路中的电压值；
电流检测单元，所述电流检测单元用于所述检测驱动电路中的电流值；
处理单元，所述处理单元用于根据所述电压值及所述电流值判断所述位移传感器的故障模式。
在本申请一些实施例中，所述驱动电路中设有固定阻值电阻。
在本申请一些实施例中，所述位移传感器为电流型传感器。
在本申请一些实施例中，所述处理单元用于根据所述电压值及所述电流值判断所述位移传感器的故障模式，包括
若所述电压值为零，则跳过连接电缆驱动所述位移传感器并再次检测驱动电路中的二次电压值，若所述二次电压值为零，则所述故障模式为传感器故障，若所述二次电压值不为零，则所述故障模式为连接电缆故障；
若所述电流值大于最大额定电流，则跳过连接电缆驱动所述位移传感器并再次检测驱动电路中的二次电流值，若所述二次电流值大于所述最大额定电流，则所述故障模式为传感器故障，若所述二次电压值小于大于所述最大额定电流，则所述故障模式为连接电缆故障。
在本申请一些实施例中，还包括外壳检测单元，所述外壳检测单元用于检测位移传感器的外壳与连接电缆中的地线间的电流，根据所述电流判断位移传感器的故障模式。
本申请与现有技术相比：无需开启测量设备，避免由于短路造成电流过大引起的设备烧毁；无需多人配合，可单人进行位移传感器及连接电缆的现场故障检测；利用此方法可获取比传统方法更精确的故障信息，并能准确定位故障点；加快位移测量故障检测效率，缩短强度试验准备周期。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为位移传感器示意图；
图2为本申请的位移测量故障检测方法流程图；
图3为本申请中电压值判断过程流程图；
图4为本申请中电压值判断过程流程图；
图5为本申请中的位移测量故障检测装置框架图。
其中：
100-位移传感器，10-外壳，20-电路板，30-连接线缆，40-驱动电路，50-电压检测单元，60-电流检测单元，70-固定阻值电阻，80-外壳检测单元，90-处理单元。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
如图1所示为位移传感器的结构框架示意图，位移传感器100主要包括传感器的外壳10、电路板20及连接在电路板20上的多个连接电缆30。而位移传感器100的故障模式主要分为传感器的电路板20故障和连接线缆30故障，由于电路板20发生故障即表示传感器报废，因此传感器电路板20的故障又称为传感器故障。
为了能够实现对飞机结构试验中大量使用的位移传感器100的故障模式的精确检测，本申请提出了一种位移测量故障检测方法，如图2所示，本申请的位移测量故障检测方法包括：
S10：驱动位移传感器并检测驱动电路中的电压值与电流值；
S20：根据电压值及电流值判断位移传感器的故障模式。
位移传感器一般包括多根连接线缆，例如正电源线、信号线、屏蔽线(地线)，有时还会有多种规格的正电源线，例如15V和24V。
驱动位移传感器时，若位移传感器仅有一种规格正电源线，则选择相应电压幅值的驱动电源即可，例如在本实施例中可以采用24V驱动电路。若位移传感器中具有多种规格的正电源线，则选择其中任一电压幅值的驱动电路即可。
当通过符合要求的驱动电路与连接电路连通之后即可驱动位移传感器，通过检测电路中的电压值和电流值即可判断出位移传感器的故障模式是传感器故障还是连接电缆故障。
在本申请一些实施例中，驱动电路中设有固定阻值电阻。由于传感器电路板20及连接线缆30中可能存在短路情况的发生，在未设置电阻的情况下，在驱动电路及位移传感器短路的情况下可能会导致电流过大，进而引起线缆或电路板燃烧，引发更大的危险，本申请中设置电阻可有效避免上述危险。其次，固定阻值电阻在检测电流过程中可以排除电路的不确定因素，提高检测精度，通过对含有固定阻值电阻电路中的电流进行判断可判断出位移传感器的故障模式。
在本申请一些实施例中，位移传感器为电流型位移传感器，其具有结构简单且测量精准，此外还可减少占用面积、安装方便灵活等优势。
在本申请的实施例中，步骤S20中，根据电压值及电流值判断位移传感器的故障模式，其中根据电流值判断故障模式过程为：如图3所示，若电压值为零，则跳过连接电缆驱动位移传感器并再次检测驱动电路中的二次电压值，若二次电压值为零，则故障模式为传感器故障，若二次电压值不为零，则故障模式为连接电缆故障；其中根据电流值判断故障模式过程为：如图4所示，若电流值大于最大额定电流，则跳过连接电缆驱动位移传感器并再次检测驱动电路中的二次电流值，若二次电流值大于最大额定电流，则故障模式为传感器故障，若二次电压值小于大于最大额定电流，则故障模式为连接电缆故障。
具体的，最大额定电流可根据位移传感器参数、设置的固定阻值电阻及驱动电路中驱动电源的电压幅值获得。
在本申请一些实施例中，为了提高位移传感器的故障模式检测精度，还包括如下步骤：S30：检测位移传感器的外壳10与连接电缆30中的地线间的电流；若电流大于预定值，则故障模式为传感器故障。
本申请的位移测量故障检测方法通过对位移传感器正常工作模式下的电压和电流进行检测，在对电压和电流进行判断可得出位移传感器100的故障模式，检测结果精准、检测过程时间短，不会造成设备的进一步损坏等。
此外本申请还提供了一种位移测量故障检测装置，以解决以往位移测量故障检测方法中存在的多人费时费力，检测结果不准确、检测过程不及时造成的测量设备烧毁、检测时间长造成试验进度延误等带来的问题。
如图5所述为本申请的位移测量故障检测装置，所述位移测量故障检测装置包括：驱动电路40，驱动电路40用于驱动位移传感器100；电压检测单元50，电压检测单元50用于检测驱动电路40中的电压值；
电流检测单元60，电流检测单元60用于检测驱动电路40中的电流值；
处理单元90，处理单元90用于根据电压值及电流值判断位移传感器100的故障模式。
由于位移传感器100可能存在多种规格的电压幅值，因此本申请中驱动电路中仅需选择任一一种即可，例如本申请实施例中驱动电路中选择24V电源作为驱动电源。
在本申请一些实施例中，驱动电路中设有固定阻值电阻。由于传感器电路板20及连接线缆30中可能存在短路情况的发生，在未设置电阻的情况下，在驱动电路及位移传感器短路的情况下可能会导致电流过大，进而引起线缆或电路板燃烧，引发更大的危险，本申请中设置电阻可有效避免上述危险。其次，固定阻值电阻在检测电流过程中可以排除电路的不确定因素，提高检测精度，通过对含有固定阻值电阻电路中的电流进行判断可判断出位移传感器的故障模式。
在本申请一些实施例中，位移传感器为电流型传感器，其具有结构简单且测量精准，此外还可减少占用面积、安装方便灵活等优势。
在本申请的实施例中，处理单元90用于根据电压值及电流值判断位移传感器的故障模式，其中根据电压值判断故障模式过程为：若电压值为零，则跳过连接电缆驱动位移传感器并再次检测驱动电路中的二次电压值，若二次电压值为零，则故障模式为传感器故障，若二次电压值不为零，则故障模式为连接电缆故障；另外根据电流值判断故障模式过程为：若电流值大于最大额定电流，则跳过连接电缆驱动位移传感器并再次检测驱动电路中的二次电流值，若二次电流值大于最大额定电流，则故障模式为传感器故障，若二次电压值小于大于最大额定电流，则故障模式为连接电缆故障。
在本申请一些实施例中，位移测量故障检测装置还包括外壳检测单元80，外壳检测单元80通过检测位移传感器100的外壳10与连接电缆中的地线304间的电流，根据电流判断位移传感器的故障模式。
本申请的位移测量故障检测装置检测故障模式的具体过程为：
a)将位移传感器100与对应的各级联电缆相连，然后将本实施例中采用的24V电压的驱动电路40与连接电缆301、34末端接头L1处连接，将固定阻值的电阻70串联其中；
b)利用电压检测单元50检测位移传感器100的反馈电压是否为0V，如果不为0V，则表示没有断路；如果为0V则表示电路中存在断路现象。
如果发生断路，则断开位移传感器100与连接电缆301、304的，从连接电缆301、304与位移传感器100的焊接处L2开始重复上述步骤，如果发生断路，则表示位移传感器100已损坏，故障模式即为传感器故障，此时需更换位移传感器100；如果没有发生断路，则按连接顺序与连接线缆302、304相连，进行断路检测，发生断路现象，故障模式为线缆故障，则需更换相应连接电缆30。
需要说明的是，本实施例中连接线缆304为接地线，因此均需与其相连。
c)利用电流检测单元60检测位移传感器10的反馈电流值，并将其与最大标定电流进行对比，如果位移传感器100在没有拉出位移丝线的情况下，如果电流大小大于最大标定电流，则表示电路中存在短路现象。
如果发生短路，则断开位移传感器100与各连接电缆301、304，从连接电缆301、304与位移传感器100的焊接处L2开始重复上述步骤，如果仍发生短路(电流大小大于最大标定电流)，则表示位移传感器100已损坏，故障模式为传感器故障，更换位移传感器；如果没有发生短路，则按连接顺序与连接线缆302、304相连，进行短路检测，发生短路现象，故障模式为线缆故障，则更换相应连接电缆30；
d)利用外壳检测单元80，将位移传感器100连接通路中的地线304与位移传感器的外壳20相接，判断外壳是否短路；如果短路则表示位移传感器损坏，更换位移传感器。
本申请与现有技术相比：无需开启测量设备，避免由于短路造成电流过大引起的设备烧毁；无需多人配合，可单人进行位移传感器及连接电缆的现场故障检测；利用此方法可获取比传统方法更精确的故障信息，并能准确定位故障点；加快位移测量故障检测效率，缩短强度试验准备周期。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种位移测量故障检测方法，用于检测位移传感器的故障模式，其中所述故障模式包括传感器故障和连接电缆故障，其特征在于，所述位移测量故障检测方法包括：
驱动所述位移传感器并检测驱动电路中的电压值与电流值；
根据所述电压值及所述电流值判断所述位移传感器的故障模式。
2.根据权利要求1所述的位移测量故障检测方法，其特征在于，所述驱动电路中设有固定阻值电阻。
3.根据权利要求1或2所述的位移传感器故障检测方法，其特征在于，所述位移传感器为电流型位移传感器。
4.根据权利要求3所述的位移测量故障检测方法，其特征在于，所述根据所述电压值及电流值判断所述位移传感器的故障模式，包括
若所述电压值为零，则跳过连接电缆驱动所述位移传感器并再次检测驱动电路中的二次电压值，若所述二次电压值为零，则所述故障模式为传感器故障，若所述二次电压值不为零，则所述故障模式为连接电缆故障；
若所述电流值大于最大额定电流，则跳过连接电缆驱动所述位移传感器并再次检测驱动电路中的二次电流值，若所述二次电流值大于所述最大额定电流，则所述故障模式为传感器故障，若所述二次电压值小于大于所述最大额定电流，则所述故障模式为连接电缆故障。
5.根据权利要求4所述的位移传感器故障检测方法，其特征在于，还包括
检测位移传感器的外壳与连接电缆中的地线间的电流；
若所述电流大于预定值，则故障模式为传感器故障。
6.一种位移测量故障检测装置，用于检测位移传感器的故障模式，其中所述故障模式包括传感器故障和连接电缆故障，其特征在于，所述位移测量故障检测装置包括：
驱动电路，所述驱动电路用于驱动所述位移传感器；
电压检测单元，所述电压检测单元用于所述检测驱动电路中的电压值；
电流检测单元，所述电流检测单元用于所述检测驱动电路中的电流值；
处理单元，所述处理单元用于根据所述电压值及所述电流值判断所述位移传感器的故障模式。
7.根据权利要求6所述的位移测量故障检测方法，其特征在于，所述驱动电路中设有固定阻值电阻。
8.根据权利要求6或7所述的位移传感器故障检测方法，其特征在于，所述位移传感器为电流型传感器。
9.根据权利要求8所述的位移测量故障检测方法，其特征在于，所述处理单元用于根据所述电压值及所述电流值判断所述位移传感器的故障模式，包括
若所述电压值为零，则跳过连接电缆驱动所述位移传感器并再次检测驱动电路中的二次电压值，若所述二次电压值为零，则所述故障模式为传感器故障，若所述二次电压值不为零，则所述故障模式为连接电缆故障；
若所述电流值大于最大额定电流，则跳过连接电缆驱动所述位移传感器并再次检测驱动电路中的二次电流值，若所述二次电流值大于所述最大额定电流，则所述故障模式为传感器故障，若所述二次电压值小于大于所述最大额定电流，则所述故障模式为连接电缆故障。
10.根据权利要求9所述的位移传感器故障检测装置，其特征在于，还包括外壳检测单元，所述外壳检测单元用于检测位移传感器的外壳与连接电缆中的地线间的电流，根据所述电流判断位移传感器的故障模式。
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