王紅，李禮，喬邦江，方濤，鄧松，簡武真，廖敬驍

（國營長虹機械廠，廣西 桂林 541000）

1 故障情況

某型組合導(dǎo)航系統(tǒng)進行修前功能測試時，發(fā)現(xiàn)Z軸加速度計極性Az輸出脈沖數(shù)不合格，輸出脈沖數(shù)超出標準范圍。整機測試純慣性導(dǎo)航精度不合格，Z軸加速度計極性Az輸出脈沖數(shù)不合格將會導(dǎo)致純慣性導(dǎo)航精度不合格，故部件測試與整機測試結(jié)果一致。

2 故障分析

針對部件測試出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，以加速度計極性Az輸出脈沖數(shù)不合格為突破口，按照故障樹分析方法，以“加速度計極性Az輸出脈沖數(shù)不合格”為最初事件建立故障網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示，并對各種可能的故障網(wǎng)絡(luò)中的分支逐項進行研究分析。

圖1 故障樹

2.1 二次電源模塊故障

某型組合導(dǎo)航系統(tǒng)的二次電源工作原理圖如圖2所示，以27V為基源，通過DC/DC變換，輸出慣導(dǎo)系統(tǒng)所需的+5V、±15V、±19V、浮15V等特殊直流電源。其中±15V用于給加速度計供電，若該電壓輸出不正常，會造成加速度計工作異常，最終表現(xiàn)為加速度計極性輸出脈沖數(shù)。該電壓在對該組合導(dǎo)航系統(tǒng)進行部件聯(lián)調(diào)測試時可以測到，測得該電壓為14.99V和-15.03V，符合技術(shù)要求。因此二次電源模塊故障可以排除。

2.2 量化器故障

圖2 二次電源工作原理圖

某型組合導(dǎo)航系統(tǒng)的量化器工作原理圖如圖3所示，接收加速度計輸出的電壓信號，通過特定設(shè)計的V/F變換電路，將電壓信號轉(zhuǎn)換為脈沖信號，再通過計數(shù)器計數(shù)輸出脈沖數(shù)。量化器模塊位于A4板上，通過更換備件（整機測試合格）上的A4板，組合導(dǎo)航系統(tǒng)功能正常，由此可排除量化器故障。

圖3 量化器工作原理圖

2.3 Z軸加速度計故障

某型組合導(dǎo)航系統(tǒng)的Z軸加速度計為慣性器件，采用±15V供電。該組合導(dǎo)航系統(tǒng)進行部件聯(lián)調(diào)時，對該型組合導(dǎo)航系統(tǒng)進行加速度計極性測試，當(dāng)Z軸輸入為g時，加速度計極性Az輸出脈沖數(shù)為-146147，而標稱值約為-30萬個脈沖數(shù)；Z軸輸入為-g時，加速度計極性Az輸出脈沖數(shù)為146131，標稱值約為30萬個脈沖數(shù)。更換合格的加速度計后，故障排除。因此可以判斷Z軸加速度計故障。

3 機理分析

某型組合導(dǎo)航系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)為將慣性敏感器件陀螺儀和加速度計直接安裝在臺體上，原理圖如圖4所示：

圖4 慣性敏感器件連接圖

組合導(dǎo)航系統(tǒng)中，通過加速度計輸出的信號經(jīng)處理后得到組合導(dǎo)航系統(tǒng)的縱向、橫向的加速度信息。之后通過使用上面得到的姿態(tài)矩陣把坐標系變換導(dǎo)航使用的動參考坐標系軸向，從而得到。把得到的結(jié)果經(jīng)過算法處理就可以得到組合導(dǎo)航系統(tǒng)的位置、姿態(tài)、速度等信息。

該型組合導(dǎo)航系統(tǒng)對準的路線是，通過處理加速度計和陀螺儀的輸出信號，從而得到正角速度。把得到的數(shù)值提供給姿態(tài)矩陣，姿態(tài)矩陣就會實時更新，之后通過得到的結(jié)果以及加速度計的輸出信號計算得到脈沖數(shù)。

加速度計極性輸出的功能為X軸指向地，脈沖數(shù)為正，X軸指向天，脈沖數(shù)為負；Y、Z軸指向地，脈沖數(shù)為負，Y、Z軸指向天，脈沖數(shù)為正。加速度計三軸輸入為±1g時，脈沖數(shù)絕對值在280000～310000之間。加速度計三軸輸入為0g時，脈沖數(shù)絕對值小于4000。Z軸加速度計如果出現(xiàn)故障，將直接導(dǎo)致Z軸輸出給量化器板的信號異常，從而導(dǎo)致量化器的計數(shù)器計數(shù)的脈沖值超差。加速度計為慣性器件，容易損壞，在經(jīng)過長時間貯存后，在整機測試、分解及部件轉(zhuǎn)運過程中，可能使加速度計出現(xiàn)故障，使組合導(dǎo)航系統(tǒng)測試出現(xiàn)加速度計Az輸出脈沖數(shù)不合格。

4 結(jié)語

綜上所述，更換Z軸加速度計，擰緊相關(guān)連接線纜，對該型組合導(dǎo)航系統(tǒng)進行通電測試，測試性能全部合格，故障排除。為保證經(jīng)過修理后的組合導(dǎo)航系統(tǒng)各項性能合格，運行穩(wěn)定，排除潛在故障，對更換了Z軸加速度計的組合導(dǎo)航系統(tǒng)進行環(huán)境試驗，在試驗過程中對組合導(dǎo)航系統(tǒng)性能進行各項性能測試，均能夠滿是技術(shù)指標要求。經(jīng)分析認為，此組合導(dǎo)航系統(tǒng)的故障機理具有一定的參考價值，針對此類問題應(yīng)采取以下措施。

（1）避免產(chǎn)品長時間超負荷工作。由于產(chǎn)品工作特性所決定了它的工作能力，超負荷工作會導(dǎo)致器件因本身發(fā)熱而損壞。

（2）在產(chǎn)品維護中要細心對產(chǎn)品內(nèi)部灰塵的清理。產(chǎn)品從一個地方移動到另一個地方的過程中會吸附空氣中的懸浮粒，在產(chǎn)品通電使用過程中這些懸浮物電離并帶電，容易造成產(chǎn)品工作不正常。