RUAG: 用HBM測量系統進行全尺寸疲勞試驗

瑞士版F/A-1 8戰斗機的加強結構將進行大規模的綜合試驗研究。將用68個液壓缸模擬實際應力，例如飛行中實際發生的應力。這是為了證明飛機結構可以滿足瑞士相對比較尖端的應用，并證明它可以達到所需的5000個飛行小時的工作壽命。.

全尺寸疲勞試驗對瑞士的加強結構的鑒定是非常重要的。根據安全系數2，必須在2年內模擬,10,000個飛行小時。

試驗結構裝有大約1,100個應變計，此外，試驗方案內還綜合進了位移傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器。必須和控制系統參數一起測量和存貯來自這些傳感器的信號。.

任務

根據客戶訂購要求編制了控制系統和數據采集系統的技術說明書，在這些文件內詳細列出了硬件和軟件要求。這些技術說明書是向潛在供應商進行所有問詢和談判的基礎。

我們將最大重點放在下述問題的最優解決方案上:

• 已經安裝和連接的應變計必須可以連接到系統上
• 當安裝不同規格的應變計時要使用不同的SGs電源電壓是很重要的
• 該系統必須可以再擴充1000個測量通道
• 24小時之內必須以10Hz的頻率測量約200個通道并存貯.
• 在10Hz時選擇通道可以從一種測量換為另一種測量，該操作必須可以在不改變當前布線方式的情況下實現
• 還必須可以通過將要定義的接口從控制系統測量大約100個測量值
• 數據采集系統和控制系統必須可以相互交換信息.

解決方案

通過對各個供應商和系統的全面調查，我們決定采用如下系統:

數據采集:

• HBM的MGCplus系統，帶catman® 企業版軟件包

控制系統:

• FCS控制系統的SmarTEST加載系統

接口:

• 兩個系統間的數據交換通過CAN線連接實現。通過該總線在10Hz時可以交換大約100個信號.

系統概述

帶控制回路和測量放大器的控制柜安裝在試樣的鄰近處，因此模擬測量信號可以使用短電纜以減少干擾。

所有試驗操作所需的計算機和監視器都安裝在一個控制室內。控制室對整個試驗布局具有良好的視角。控制室與大廳內的控制柜之間的連接通過網絡連接實現，因此只有幾個較長的連接線路需要電纜.

測量系統數據

• 4 個控制柜，每個柜配4個MGCplus架和一個UPS電源
• 每個MGCplus架配14個卡，每個卡有8個測量通道
• Windows 2000服務器和2臺客戶機

測量通道

• 約1,500個SG通道，4-線電路
• 14個應變傳感器，6-線電路
• 12個位移傳感器（電纜線電勢傳感器）
• 13個溫度傳感器（K型）
• 通過CAN總線有96個通道（力信號和狀態信號）連接FCS控制系統

試驗程序

動態試驗
在正常的試驗操作時，元件被加載1,000個飛行小時（FH）的程序段，每個24小時一組，這樣一個程序段可以持續大約一個星期。.

靜態試驗
應變研究通過在FH程序段結束時執行。元件被加載，然后在7個選擇的加載工況以最大負載的10%步減，步減到最大負載的70%.

一個1,000 FH程序段包括一個加載程序運行5次，相當于300次模擬飛行或200 FH。加載程序本身由26,900個加載工況序列組成，有2,011種不同的加載工況

測量階段

整個數據采集通過HBM的catman®企業版軟件實現.

動態測量

在動態試驗過程中，用10Hz的頻率長期記錄200個測量通道。一個測量系列需要花費20小時，包括200 FH循環的數據，這可以產生一個包含1.25億個測量值的數據文件，然后這些數據在catman®內用腳本處理。

試驗進行期間，所有重要的試驗參數都會在線顯示在HBM服務器顯示屏上，同時還會顯示有趣的傳感器數據.

靜態測試

在應變研究過程中我們使用“抓拍”功能。這就是說當達到一個特定的負載水平后，當按下一按鈕后所有打開的工作測量通道都會被測量并同步存貯（約1,600個測量通道）。一個數據文件通常會包含99個測量線。

測量一完成，catman® 腳本就會對數據進行評估。

靜態測量過程中所有重要的試驗參數也會在線顯示在服務器的顯示屏上.

我們為什么選擇該系統的原因

集成HBM和FCS系統的深刻概念

• 因為每個測量通道有它自己的A/D轉換器，所以可以輕松實現用10Hz同步測量200個通道的數據并進行存貯
• 只需簡單切換通道，就可以實現靜態測量和動態測量的轉換，不需要更改線路
• 應變計的4-線電路可以保證測量誤差最小化，雖然配線并不均勻
• 數據采集系統現在已大約運行了1年。經驗表明我們的系統非常可靠，完全達到了我們的期望要求.