基于PCI-9846的電子時(shí)間引信通用測試系統設計

電子時(shí)間引信是一種使用比較廣泛的引信產(chǎn)品，用來(lái)為子母式彈藥的母彈開(kāi)艙提供控制信號，是遠程壓制武器系統的主要裝備。電子時(shí)間引信作為一種高度集成的電子引信，其工作性能必須經(jīng)過(guò)嚴格的測試，才能提供用戶(hù)使用。

　　各種電子時(shí)間引信產(chǎn)品均配備有專(zhuān)用的測試儀器完成性能測試，但過(guò)去采用的傳統儀器測試模式隨著(zhù)電子時(shí)間引信技術(shù)的發(fā)展，暴露出了效率低、精度差和檢出率低等問(wèn)題，而且各種型號電子時(shí)間引信的測試設備之間不具備通用性和互換性，因此急需設計一種新的通用測試系統來(lái)解決這些問(wèn)題。

　　電子時(shí)間引信的工作原理及測試系統要求

　　電子時(shí)間引信是用來(lái)為子母式彈藥提供起爆發(fā)火信號的部件，其工作原理為：彈藥發(fā)射前首先由參數裝定器為其裝定火控系統解算出的開(kāi)艙作用時(shí)間，彈藥發(fā)射后，電子時(shí)間引信以發(fā)射時(shí)刻為起點(diǎn)開(kāi)始計時(shí)，當計時(shí)到預先裝定的作用時(shí)間后，輸出開(kāi)艙點(diǎn)火信號給戰斗部，完成彈 藥起爆。

　　根據電子時(shí)間引信的工作原理，對通用測試系統的基本要求如下：

　　1）提供多路可調直流穩壓電源，為電子時(shí)間引信和裝定器提供工作電源。

　　2）提供控制裝定器工作的模擬火控信號。

　　3）可按照實(shí)際工作時(shí)序控制電子時(shí)間引信和裝定器工作。

　　4）可提供模擬時(shí)間修改信號。

　　5）可為被測產(chǎn)品提供模擬負載。

　　6）可以采集多路模擬信號和數字信號。

　　7）可對測試數據分析處理、顯示、存儲并自動(dòng)生成測試報表，包括作用時(shí)間、工作電壓、工作電流、點(diǎn)火信號幅度、故障狀態(tài)等。

　　方案設計

　　根據原有電子時(shí)間引信測試系統的不足，希望新的測試方案能達到如下效果：

　　1）高集成度，盡量減少占用空間，便于移動(dòng)。

　　2）自動(dòng)化，盡量減少人為因素對產(chǎn)品測試結果帶來(lái)的影響。

　　3）通用性，可適應不同型號的電子時(shí)間引信及裝定器產(chǎn)品的測試，減少重復開(kāi)發(fā)工作。

　　4）高效率，單發(fā)產(chǎn)品的測試時(shí)間盡可能的短，以適應大批量生產(chǎn)的使用要求。

　　5）高檢出率，對被測產(chǎn)品的中間參數也可以進(jìn)行測試，提高覆蓋率。

　　根據電子時(shí)間引信的工作特點(diǎn)和自動(dòng)化、通用化的使用要求，虛擬儀器技術(shù)十分符合方案要求，并且能夠較好地達到方案預期的效果。凌華科技公司有著(zhù)豐富的虛擬儀器測試測量產(chǎn)品線(xiàn)，可以給我們提供較大的選擇空間，LabVIEW是一種易學(xué)易用的開(kāi)發(fā)軟件，可以利用它快速、簡(jiǎn)便地開(kāi)發(fā)出復雜、并行、有效并且易于 操作的測試系統。為了降低系統的成本，我們決定選擇選用工控機加PCI板卡的方式，并通過(guò)擴展USB端口、串口、及其它模塊單元進(jìn)行數據交互和測試，在 LabVIEW軟件平臺下開(kāi)發(fā)新的測試系統?？傮w方案設計如圖1所示，其中：

　　圖1:總體方案框圖。

　　數字程控電源用來(lái)為被測電子時(shí)間引信和裝定器提供工作電源，具有4路可編程和4路固定電壓輸出，輸出電壓范圍為-12V~+36V,工控機算機通過(guò)串行接口，可對其進(jìn)行編程，使其輸出電壓滿(mǎn)足不同型號電子時(shí)間引信和裝定器的工作電源要求。

　　對于裝定信號、啟動(dòng)信號、點(diǎn)火信號、工作電壓、工作電流等引信輸入輸出信號的波形監控，都由PCI-9846高速數字化儀來(lái)進(jìn)行采集。

　　電子時(shí)間引信和裝定器的啟動(dòng)控制、模式控制等數字控制信號，以及對引信和裝定器工作過(guò)程中的各類(lèi)中間信號的監測，由PCI-7230隔離數字輸入輸出卡來(lái)完成。

　　提供給被測產(chǎn)品的工作電源由PCI-7250繼電器輸出卡通過(guò)繼電器進(jìn)行控制輸出。

　　信號調理電路主要是將被測電子時(shí)間引信和裝定器的各類(lèi)信號調理到測試板卡所能接受的范圍。如信號上拉、下拉匹配；各類(lèi)開(kāi)關(guān)常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)匹配；模擬、數字、脈沖電平電壓調制；信號濾波、放大等調制。

　　被測產(chǎn)品和通用測試系統之間通過(guò)專(zhuān)用測試電纜連接，當測試不同型號的電子時(shí)間引信和裝定器產(chǎn)品時(shí)，只需更換測試電纜和調用相應的測試軟件及參數設置就可以了。

　　參數裝定功能的測試

　　電子時(shí)間引信在進(jìn)行參數裝定時(shí)，為了滿(mǎn)足快速反應的要求，需要在盡量少的時(shí)間內傳輸盡量多的數據信息，因此其裝定編碼的長(cháng)度都不能太長(cháng)，最短的碼形長(cháng)度為微秒級的信號，而且在一些特定的使用環(huán)境下，參數裝定工作是隨著(zhù)武器系統的工作一直持續進(jìn)行的，直到彈 藥發(fā)射出去為止，所以進(jìn)行產(chǎn)品的裝定可靠性測試時(shí)，需要進(jìn)行長(cháng)時(shí)間的連續裝定測試。由以上所列舉的有關(guān)進(jìn)行參數裝定功能測試的特點(diǎn)，可知完成該項測試的關(guān)鍵是測試系統要同時(shí)具有較高的采樣率和較長(cháng)的數據存儲時(shí)間兩項特性。

　　凌華科技的PCI-9846高速數字化儀是一種4通道的高速數據采集設備，其具有每通道40MS/s的采樣率，16位的采樣分辨率，可以滿(mǎn)足對裝定信號波形的實(shí)時(shí)高精度采集，而且其配備了高達512MB的板載內存，擺脫了PCI總線(xiàn)的帶寬限制，使之能儲存更長(cháng)時(shí)間的波形，滿(mǎn)足了進(jìn)行連續裝定可靠性測試時(shí)大容量數據存儲的使用要求。

　　PCI-9846數字化儀的輸入阻抗為50Ω或1MΩ，輸入范圍為±1V或±5V,以上兩個(gè)參數均可以通過(guò)軟件進(jìn)行調整，因此對數字信號裝定的產(chǎn)品可直接進(jìn)行采集處理，對模擬信號裝定的產(chǎn)品，因為其裝定信號幅度可能會(huì )超過(guò)數字化儀的輸入范圍，因此通過(guò)信號調理電路，對模擬信號進(jìn)行分壓，將其轉換到±5V的范圍內進(jìn)行采集。

　　進(jìn)行裝定性能測試時(shí)，主控程序首先根據被測產(chǎn)品的型號，確定輸出的工作電壓，通過(guò)PCI-7250繼電器輸出卡上的繼電器控制輸出工作電源給被測產(chǎn)品，然后通過(guò)串口發(fā)送裝定參數給裝定器，然后運行數據采集子程序（見(jiàn)圖2），數據采集子程序控制數字化儀開(kāi)始采集信號調理電路輸出的特征信號，一個(gè)通道記錄裝定信號波形，一個(gè)通道檢測供給產(chǎn)品的工作電源信號，一個(gè)通道檢測產(chǎn)品的工作電流信號，同時(shí)通過(guò)PCI-7230上的數字輸出口給裝定器發(fā)出啟動(dòng)信號，在監測到裝定信號發(fā)送完畢后，系統停止信號采集，開(kāi)始對采集到的信號數據進(jìn)行分析處理，通過(guò)對裝定信號的幅度、碼寬、占空比，以及工作電壓、工作電流等參數進(jìn)行測量，根據產(chǎn)品的性能指標給出判定結果。

圖2:數據采集子程序。

　　進(jìn)行連續裝定功能測試時(shí)，主控控制程序在啟動(dòng)信號采集子程序以后，通過(guò)PCI-7230連續發(fā)送啟動(dòng)控制信號給裝定器，控制裝定器工作，整個(gè)測試過(guò)程共循環(huán)10000次。在裝定器連續發(fā)送裝定信號的同時(shí)，測試系統連續采集被測引信裝定線(xiàn)上的信號波形及工作電壓、工作電流等參數，主控程序實(shí)時(shí)將采集到的波形數據從數字化儀的板載內存中讀取并存儲，整個(gè)測試流程結束以后，主控軟件停止數據采集，并將存儲的數據回讀，進(jìn)行分析處理，將還原的波形信號進(jìn)行顯示，并對每一組裝定信號進(jìn)行性能分析，判斷參數裝定的可靠性，并給出統計結果。數據分析處理界面見(jiàn)圖3.

圖3:連續裝定測試數據分析界面。