CN110865315B - 智能连接器、飞机、电气线路互联系统及故障检测方法 - Google Patents
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Abstract
智能连接器、飞机、电气线路互联系统及故障检测方法。智能连接器包括：信号发生模块用于产生窄脉冲信号；连接模块与信号发生模块连接，用于将窄脉冲信号沿线缆传送；连接模块还用于接收沿线缆反馈的反射窄脉冲信号形成的反射信号；连接模块还用于反射沿与其连接的线缆传送来的窄脉冲信号；连接模块还用于与外部用电设备连接，连接模块为外部用电设备供电，并与外部用电设备之间传递信号；连接模块用于沿与其连接的线缆传输信号；信号获取模块与连接模块连接，信号获取模块用于储存窄脉冲信号和连接模块接收的反射信号；供电模块用于为信号发生模块、信号获取模块和连接模块供电。此种智能连接器，能够产生、反射并储存检测线路故障的信号。
Description
技术领域
本发明涉及航空电气系统领域，特别智能连接器、飞机、电气线路互联系统及故障检测方法。
背景技术
电气线路互联系统连接各类系统和设备，几乎覆盖了飞机的所有区域，且数量特别庞大，连接关系极其复杂。在完成飞机布线工作后，由于线缆的长时间工作和外部环境影响，存在线缆或连接器故障情况。包括由机械、电气、化学和环境等造成的屏蔽层磨损或电弧故障，还包括由布线不合理导致的电磁干扰等故障，影响电气系统的正常工作，导致飞机安全性下降。
传统方法中利用万用表、蜂鸣器或指示灯手工逐点搭接，通过观察电、声或光信号来判断线路通断的故障诊断方法已经不适合大型民机多电系统中电气线路互联系统的故障诊断。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够快速实现对电气线路互联系统的完整性检测，提高电气线路互联系统排故效率的智能连接器、飞机、电气线路互联系统及故障检测方法。
为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种智能连接器，包括：信号发生模块，用于产生窄脉冲信号；连接模块，其与所述信号发生模块连接，用于将所述窄脉冲信号沿与其连接的线缆传送；所述连接模块还用于接收沿所述线缆反馈的反射所述窄脉冲信号形成的反射信号；所述连接模块还用于反射沿与其连接的线缆传送来的窄脉冲信号；所述连接模块还用于与外部用电设备连接，所述连接模块为所述外部用电设备供电，并与所述外部用电设备之间传递信号；所述连接模块用于沿与其连接的线缆传输信号；信号获取模块，其与所述连接模块连接，信号获取模块用于储存所述窄脉冲信号和所述连接模块接收的所述反射信号；供电模块，用于为所述信号发生模块、所述信号获取模块和所述连接模块供电。
进一步的，所述信号发生模块包括有窄脉冲发生电路；所述窄脉冲发生电路通过微分电路的方法持续产生所述窄脉冲信号。
进一步的，所述连接模块包括有外接口，用于与所述外部用电设备连接。
进一步的，所述信号获取模块包括有信号提取接口；当需要检测与所述连接端的连接是否断路时，所述信号提取接口用于连接信号提取端。
进一步的，所述供电模块包括有插座和与所述插座适配的插头。
进一步的，所述供电模块包括有电源外接口，用于与外部电源连接。
进一步的，所述供电模块包括有储能电路，用于储存电能；当所述外部电源不能供电时，所述储能电路供电。
本发明还提供一种电气线路互联系统，包括多个前述所述智能连接器，其中，多个所述智能连接器中的一个所述智能连接器的所述连接模块通过线缆与其余的所述智能连接器的连接模块分别连接；多个所述智能连接器中的一个所述智能连接器的连接模块将窄脉冲信号沿所述线缆发送，并接收沿所述线缆反馈的反射信号；所述电气线路互联系统中的阻抗节点能够反射所述窄脉冲信号形成所述反射信号，并沿所述线缆反馈；所述阻抗节点包括其余的所述智能连接器的所述连接模块。
本发明还提供一种飞机，包括前述的所述的电气线路互联系统。
本发明还提供一种电气线路互联系统故障检测方法，获取前述的所述的电气线路互联系统中所述智能连接器的所述信号获取模块存储的窄脉冲信号和相应的反射信号；对所述窄脉冲信号和所述反射信号代表的位置与所述智能连接器的实际物理位置进行比对；若所述反射信号的代表的位置与所述智能连接器的实际物理位置不符，则对应的所述线缆或所述智能连接器出现断。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
能够快速实现对电气线路互联系统完整性分析，提高电气线路互联系统排故效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的智能连接器的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的电气线路互联系统故障检测方法流程图；
图3是本发明一个实施例提供的线路故障检测系统的结构示意图。
附图标记：
1：智能连接器；1a：智能连接器A；1b：智能连接器B；1c：智能连接器C；11：信号发生模块；12：连接模块；13：信号获取模块；14：供电模块；2：外部电源；3：信号处理装置。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
图1是本发明实施例提供的智能连接器的结构示意图。
在本发明第一实施例中，提供了一种智能连接器1。如图1所示，信号发生模块11，用于产生窄脉冲信号；连接模块12，其与所述信号发生模块连接11，用于将所述窄脉冲信号沿与其连接的线缆传送；所述连接模块12还用于接收沿所述线缆反馈的反射所述窄脉冲信号形成的反射信号；所述连接模块12还用于反射沿与其连接的线缆传送来的窄脉冲信号；所述连接模块12还用于与外部用电设备连接，所述连接模块12为所述外部用电设备供电，并与所述外部用电设备之间传递信号；所述连接模块12用于沿与其连接的线缆传输信号；信号获取模块13，其与所述连接模块12连接，信号获取模块13用于储存所述窄脉冲信号和所述连接模块12接收的所述反射信号；供电模块14，用于为所述信号发生模块11、所述信号获取模块13和所述连接模块12供电。
一些实施例中，供电模块14分别与信号发生模块11、信号获取模块13和连接模块12连接并为上述三者供电；信号发生模块11与连接模块12连接，用于将产生的窄脉冲信号通过连接模块12向外传输；信号提取模块13与连接模块12连接，用于获取并储存信号发生模块11产生的窄脉冲信号、沿线缆传送的反射信号和智能连接器1反射信号。
信号发生模块11包括有窄脉冲发生电路。该窄脉冲发生电路可以用于持续产生窄脉冲信号。例如，其芯片型号可以为SN7400。
示例性实施例中，窄脉冲发生电路通过微分电路的方法持续产生窄脉冲信号。该窄脉冲信号为宽频窄脉冲信号。其中，窄脉冲发生电路通过微分电路的方法可以把矩形波转换为尖脉冲波，利用正脉冲输入的上升沿产生的尖峰脉冲进行整形，即可得到一个窄脉冲信号。窄脉冲信号的宽度由微分电路的时间常数与门电路的阈值电压来决定；具体的，宽频指的是频带宽(频带宽度为峰值幅度下降为峰值的一半时的两点频率值f1和fu之间的频率范围)；窄脉冲指的是脉冲的持续时间短。脉冲越短，则频带越宽，有利于提高分辨率。脉冲频率高，脉冲信号传输的距离更远。
连接模块12包括有外接口，用于与外部用电设备连接和传输信号。
可选的，连接模块12的外接口包括有电连接外接口，信号连接外接口和电连接与信号连接功能接融为一体的外接口中的一种或多种；具有电连接功能的外接口可以用于连接外部用电设备，也可以用于连接线缆，传输电能；外部用电设备可以为电气设备；具有信号连接功能的外接口用于信号传输，信号连接外接口可以连接线缆；外部用电设备发出的指令或者信号可以通过具有信号连接功能的外接口向指令或者信号的接收端传输。
可选的，连接模块12的外接口为PIN口。在信号发生模块11的驱动下，可以检测每一个PIN口的连通性。
可选的，信号发生模块11通过产生窄脉冲信号通过向外传输检测并接收反射信号检测PIN口的连通性。
信号获取模块13包括有信号提取接口；当需要检测与连接端的连接是否断路时，信号提取接口用于连接信号提取端。
供电模块14包括有插座和与所述插座适配的插头，用于与其他的智能连接器1连接，并为其他的智能连接器1供电。
可选的，供电模块14在插座和插头处为公头和母头，用于实现连接的智能连接器1之间的电能传输。
供电模块14包括有电源外接口，用于与外部电源2连接。可以在需要检测与连接端的连接是否断路时，与外部电源2连接，为智能连接器1供电。
供电模块14还包括有储能电路，用于储存电能；当外部电源2不能供电时，储能电路供电。
上述智能连接器1，在不需要检测线路故障的时候，为常规连接器；在检测线路故障的时候，用于产生、反射并储存检测线路故障的信号。所述信号为窄脉冲信号和反射信号。
本发明还提供一种电气线路互联系统，包括多个前述所述智能连接器1，其中，多个所述智能连接器1中的一个所述智能连接器1的所述连接模块12通过线缆与其余的所述智能连接器1的连接模块12分别连接；多个所述智能连接器1中的一个所述智能连接器1的连接模块12将窄脉冲信号沿所述线缆发送，并接收沿所述线缆反馈的反射信号；所述电气线路互联系统中的阻抗节点能够反射所述窄脉冲信号形成所述反射信号，并沿所述线缆反馈；所述阻抗节点包括其余的所述智能连接器1的所述连接模块12。
可选的，阻抗节点还包括用于传输窄脉冲信号线缆的断路处。
本发明还提供一种飞机，包括前述所述的电气线路互联系统。
电气线路互联系统可以布置在飞机适当的位置上。
可选的，主路上的智能连接器1与外部电源2连接，外部电源2用于为所有智能连接器1供电。
若分析装置3提取的反射信号的位置与智能连接器1的实际物理位置不符，则对应的线缆或智能连接器1出现断路。
可选的，若缺少预期的反射信号，则出现多余的反射信号的线缆或智能连接器1出现断路。
图2是本发明实施例提供的电气线路互联系统故障检测方法流程图。
本发明还提供一种电气线路互联系统故障检测方法。如图2所示，获取前述的电气线路互联系统中所述智能连接器1的所述信号获取模块13存储的窄脉冲信号和相应的反射信号；对窄脉冲信号和所述反射信号代表的位置与所述智能连接器1的实际物理位置进行比对；若所述反射信号的代表的位置与所述智能连接器1的实际物理位置不符，则对应的所述线缆或所述智能连接器1出现断。
下面本发明提供一个实施例说明上述电气线路互联系统及故障检测方法。
电气线路互联系统故障检测时是在装载该系统的飞行器非运作下进行检测，如飞行器静置(停飞状态)或者相当于静置状态下进行。
图3是本发明实施例提供的线路故障检测系统的结构示意图。
本申请提供的电气线路互联系统，适用于单条线路多分支结构的测试。如图3所示，实施例中包括智能连接器A1a、智能连接器B1b和智能连接器C1c。其中，智能连接器B1b和智能连接器C1c分别与智能连接器A1a通过线缆连接，该线缆可以用于传输用于检测的信号。其中，线缆的两端分别设置在对应的智能连接器1的连接模块12的PIN口。
智能连接器A1a与外部电源2连接，为智能连接器A1a、智能连接器B1b和智能连接器C1c供电；智能连接器A1a、智能连接器B1b和智能连接器C1c供电电路是通过各自的供电模块14设置的插座和插头对应连接(图上未画出)；外部电源2可以是飞行器以外的其他电源。通过对电气线路互联系统完整性分析实现对其线路故障的检测。如果电气线路互联系统的信号信息完整，则表明没有任何断路故障；如果电气线路互联系统的信号信息不完整，则表明该线路系统出现断路故障，并且能够检测出故障存在的准确位置。
智能连接器A1a、智能连接器B1b和智能连接器C1c的信号发生模块11分别产生窄脉冲信号通过线缆向其他连接的智能连接器1传输。具体的，智能连接器A1a产生的窄脉冲信号分别向智能连接器B1b和智能连接器C1c传输；智能连接器B1b产生的窄脉冲信号向智能连接器A1a传输，该窄脉冲信号经过智能连接器A1a反射后继续向智能连接器C1c传输；同样的，智能连接器C1c产生的窄脉冲信号向智能连接器A1a传输，该窄脉冲信号经过智能连接器A1a反射后继续向智能连接器B1b传输。智能连接器A1a、智能连接器B1b和智能连接器C1c反射通过线缆传输的窄脉冲信号，并且该窄脉冲信号原路返回至相应的信号源。
窄脉冲信号通过时域反射(TDR)原理进行传输与反射。窄脉冲信号在线缆上传输，如果线缆线阻抗连续，窄脉冲信号就沿着线缆线向前传播。当线缆线出现阻抗变化时，窄脉冲信号就有一部分反射回来，一部分继续往前传播。
反射信号和智能连接器1发出的窄脉冲信号存在一定的时间差，所以信号处理装置3提取的信号的边缘不是平直的，这反映了窄脉冲信号传播和反射的时间关系，并且与线缆线电长度对应。
上述三个智能连接器1的信号提取模块获取并储存窄脉冲信号和反射信号。信号处理装置3与所有或部分智能连接器1的信号提取模块连接，本实施例中信号处理装置3与所有智能连接器1连接的信号提取模块连接，并提取相对应储存的窄脉冲信号和反射信号进行处理，即将反射信号代表的位置与智能连接器1的实际物理位置不符，与实际的智能连接器1的物理位置进行比对。
信号处理装置3提取的信号信息包括每一点的反射电压，从而信号处理装置3的屏幕上显示TDR曲线，该曲线与线缆线的每一点有一一对应关系。从TDR曲线上可以获取的到线缆线上每一点的特征阻抗。根据有效介电常数，可以计算出(或者通过信号处理装置3直接读出)每一点距离测试点的具体长度。如果出现故障，可以定位断点或短路点的具体位置(实际物理距离)，从而进行对应故障点的维修或者相关部件的更换。
所以，对电气线路互联系统出现故障的判断方法为：若分析装置提取的所述反射信号代表的位置与智能连接器1的实际物理位置不符，则对应的线缆或智能连接器出现断路。
基于上述实施例，若连接智能连接器A1a和连接智能连接器B1b的线缆长度为100米，假设距离连接智能连接器A1a60米出现断路；则从接智能连接器A1a获取的反射信号的在曲线中的位置，可以直接或间接(通过计算)得到距离连接智能连接器A1a60米出现断路。
基于上述实施例，若连接智能连接器A1a和连接智能连接器C1c的线缆出现断路。从智能连接器A1a处能够提取到一个窄脉冲信号和两个反射信号，两个反射信号分别为在智能连接器B1b和连接智能连接器C1c的线缆断路处反射返回的；从智能连接器B1b处提取到一个窄脉冲信号和两个反射信号，两个反射信号分别为在智能连接器A1a和接智能连接器C1c的线缆断路处反射返回的；从智能连接器C1c处提取到一个窄脉冲信号和一个反射信号，其中反射信号在连接智能连接器C1c的线缆断路处反射返回的。
由上可就可以判断出连接智能连接器A1a和连接智能连接器C1c的线缆出现断路，因为从智能连接器C1c处的反射信号与实际智能连接器A1a和智能连接器B1b的物理位置不符，另外本应该能够提取到两个反射信号(分别为智能连接器A1a和智能连接器B1b处反射信号)，少了一个反射信号，由此也可以判断出出现了断路，但是具体断路位置要通过反射信号的位置与实际物理位置对应关系来确定。对上述线缆与智能连接器1之间的连接方式不做限定，能够传输相应的窄脉冲信号和反射信号即可。
信号处理装置3可以为上位机。上位机包括有显示装置，能够显示包括但不限于比对结果和提取的包括有窄脉冲信号和反射信号的波形图。
本发明采用完整性分析算法对电气线路互联系统进行故障检测，原理如下：
智能连接器1产生的宽频窄脉冲信号并向电气线路互联系统中出输出，当宽频窄脉冲信号遇到智能连接器1或断路时，会在智能连接器1处产生反射信号。若分析装置提取的所述反射信号代表的位置与智能连接器1的实际物理位置不符，则对应的线缆或智能连接器出现断路，进而实现对电气线路互联系统的完整性判断。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
能够快速实现电气线路完整性分析，提高电气线路互联系统排故效率。
以上参照本发明的实施例对本发明予以了说明。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替换和修改，这些替换和修改都应落在本发明的范围之内。
Claims (9)
1.一种电气线路互联系统，其特征在于，包括多个智能连接器(1)；
其中，所述智能连接器(1)包括信号发生模块(11)、连接模块(12)、信号获取模块(13)和供电模块，
所述信号发生模块(11)用于产生窄脉冲信号；
所述连接模块(12)与所述信号发生模块(11)连接，用于将所述窄脉冲信号沿与其连接的线缆传送；所述连接模块(12)还用于接收沿所述线缆反馈的反射所述窄脉冲信号形成的反射信号；所述连接模块(12)还用于反射沿与其连接的线缆传送来的窄脉冲信号；所述连接模块(12)还用于与外部用电设备连接，所述连接模块(12)为所述外部用电设备供电，并与所述外部用电设备之间传递信号；所述连接模块(12)用于沿与其连接的线缆传输信号；
所述信号获取模块(13)与所述连接模块(12)连接，信号获取模块(13)用于储存所述窄脉冲信号和所述连接模块(12)接收的所述反射信号；
所述供电模块用于为所述信号发生模块(11)、所述信号获取模块(13)和所述连接模块(12)供电；
多个所述智能连接器(1)中的一个所述智能连接器(1)的所述连接模块(12)通过线缆与其余的所述智能连接器(1)的连接模块(12)分别连接；
多个所述智能连接器(1)中的一个所述智能连接器(1)的连接模块(12)将窄脉冲信号沿所述线缆发送，并接收沿所述线缆反馈的反射信号；所述电气线路互联系统中的阻抗节点能够反射所述窄脉冲信号形成所述反射信号，并沿所述线缆反馈；所述阻抗节点包括其余的所述智能连接器(1)的所述连接模块(12)。
2.根据权利要求1所述的电气线路互联系统，其特征在于，
所述信号发生模块(11)包括有窄脉冲发生电路；
所述窄脉冲发生电路通过微分电路的方法持续产生所述窄脉冲信号。
3.根据权利要求1所述的电气线路互联系统，其特征在于，
所述连接模块(12)包括有外接口，用于与所述外部用电设备连接。
4.根据权利要求1所述的电气线路互联系统，其特征在于，
所述信号获取模块(13)包括有信号提取接口；
当需要检测与连接端的连接是否断路时，所述信号提取接口用于连接信号提取端。
5.根据权利要求1所述的电气线路互联系统，其特征在于，
所述供电模块(14)包括有插座和与所述插座适配的插头。
6.根据权利要求5所述的电气线路互联系统，其特征在于，
所述供电模块(14)包括有电源外接口，用于与外部电源(2)连接。
7.根据权利要求6所述的电气线路互联系统，其特征在于，
所述供电模块(14)包括有储能电路，用于储存电能；
当所述外部电源(2)不能供电时，所述储能电路供电。
8.一种飞机，其特征在于，
包括权利要求1-7任一项所述的电气线路互联系统。
9.一种电气线路互联系统故障检测方法，其特征在于，
获取权利要求1-7任一项所述的电气线路互联系统中所述智能连接器(1)的所述信号获取模块(13)存储的窄脉冲信号和相应的反射信号；
对所述窄脉冲信号和所述反射信号代表的位置与所述智能连接器(1)的实际物理位置进行比对；
若所述反射信号的代表的位置与所述智能连接器(1)的实际物理位置不符，则对应的所述线缆或所述智能连接器(1)出现断路。
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