基于PCI-9846的電子時(shí)間引信通用測試系統設計

　　根據以上特性，對不同型號的電子時(shí)間引信進(jìn)行計時(shí)精度測試時(shí)，數字化儀的采樣率可通過(guò)軟件進(jìn)行控制，從1MS/s到40MS/s不同，在保證了時(shí)間測試精度的前提下，也節省了系統資源。

　　進(jìn)行計時(shí)精度測試時(shí)，主控程序首先根據被測產(chǎn)品的型號，確定需提供給被測產(chǎn)品的工作電源電壓，然后通過(guò)繼電器輸出卡控制輸出給被測產(chǎn)品，然后運行數據采集子程序，同時(shí)發(fā)送啟動(dòng)控制信號給被測引信，使被測引信開(kāi)始計時(shí)，測試系統同步監測被測引信的啟動(dòng)控制信號、點(diǎn)火輸出信號、工作電壓及工作電流等，當監測到點(diǎn)火信號后，停止信號采集，并對采集到的數據進(jìn)行分析處理，從啟動(dòng)信號開(kāi)始時(shí)刻到點(diǎn)火信號輸出時(shí)刻即為引信的計時(shí)時(shí)間，同時(shí)還要對引信的點(diǎn)火信號波形進(jìn)行分析，對點(diǎn)火信號的最大電壓進(jìn)行測量，對點(diǎn)火信號波形進(jìn)行積分，判斷引信輸出的點(diǎn)火信號幅度及能量、工作電源、工作電流等參數是否滿(mǎn)足性能指標要求。圖4為測試系統采集到的某型號電子時(shí)間引信啟動(dòng)信號和點(diǎn)火信號波形。

　　圖4:某型號引信啟動(dòng)信號和點(diǎn)火信號波形。

　　產(chǎn)品控制信號的產(chǎn)生

　　電子時(shí)間引信和裝定器工作時(shí)的控制信號大部分為數字I/O信號，因此選用PCI-7230隔離數字輸入輸出卡來(lái)產(chǎn)生，該卡具有16通道的隔離數字輸入和16通道的隔離數字輸出功能，其輸出通道擁有5~35V的寬信號輸出范圍，可以滿(mǎn)足為不同型號電子時(shí)間引信和裝定器提供各類(lèi)控制信號的使用要求，數字輸入通道具有0~24V的輸入范圍，可用來(lái)監測引信及裝定器工作過(guò)程中各類(lèi)中間信號的變化。

　　系統測試時(shí)，首先根據被測產(chǎn)品型號確定所需要的數字電源電壓，然后通過(guò)串口完成對裝定器的數據傳輸，然后由數字輸出通道1發(fā)出裝定啟動(dòng)信號，控制裝定器開(kāi)始工作，裝定完畢后，由數字輸出通道2發(fā)出引信計時(shí)啟動(dòng)信號，被測引信開(kāi)始計時(shí)，根據不同引信的測試要求，通過(guò)數字輸入通道實(shí)時(shí)監測被測引信的各種中間特征信號，如果測試具有時(shí)間修改功能的電子時(shí)間引信時(shí)，在引信開(kāi)始計時(shí)以后，還要通過(guò)另外3個(gè)數字輸出通道，發(fā)送修改信號脈沖給被測引信。圖5為輸出的啟動(dòng)控制信號波形。

　　圖5:測試系統輸出的啟動(dòng)控制信號。

　　測試系統軟件設計

　　電子時(shí)間引信通用測試系統控制軟件在Windows操作系統平臺下，基于LabVIEW8.5開(kāi)發(fā)完成，采用模塊化編程思想，自頂向下設計，為了滿(mǎn)足高速率采集的要求，采用多線(xiàn)程編程，應用程序被分為3個(gè)線(xiàn)程：一個(gè)用戶(hù)界面線(xiàn)程，一個(gè)數據獲取線(xiàn)程和一個(gè)儀器控制線(xiàn)程。具有良好的人機交互界面，可進(jìn)行數據采集、數據分析、存儲及自動(dòng)報表生成等功能。系統測試軟件主要流程。

　　1）產(chǎn)品型號選擇

　　根據被測產(chǎn)品的型號，在操作界面上選擇相應的產(chǎn)品型號，系統控制軟件根據被測產(chǎn)品型號自動(dòng)加載相應的系統設置參數。

　　2）電源設置

　　系統控制軟件根據加載的被測產(chǎn)品工作電源參數，將所需的電源參數編碼后通過(guò)串口發(fā)送給數字程控電源，數字程控電源根據收到的電源參數進(jìn)行系統工作電源的自動(dòng)調整，并將調整結果反饋給系統控制軟件。

　　3）測試項目選擇

　　根據不同引信的測試要求，對裝定性能測試、連續裝定可靠性測試、計時(shí)精度功能測試等不同測試內容進(jìn)行選擇，同時(shí)針對不同的試驗項目進(jìn)行試驗條件選擇，如高溫、低溫、振動(dòng)等，并根據不同的測試內容和試驗項目自動(dòng)加載相應的測試數據。

　　4）功能測試

　　功能測試在前三項選擇完畢后點(diǎn)擊運行即可自動(dòng)進(jìn)行測試，系統通過(guò)控制信號控制被測產(chǎn)品工作，并對被測產(chǎn)品工作過(guò)程中的相關(guān)特征信號進(jìn)行采集。每個(gè)測試項目都封裝成一個(gè)子VI,方便主VI和TestStand調用，測試數據可自動(dòng)加載，也可在測試開(kāi)始前進(jìn)行設置修改，如裝定時(shí)間、修改時(shí)間等。

　　5）數據處理及存儲

　　測試完成后，需將各種測試信息和數據進(jìn)行記錄、分析處理和存儲，包括當前測試日期、時(shí)間、測試數據和各測試項目的狀態(tài)（未測試、通過(guò)、故障信息）等。數據處理存儲界面見(jiàn)圖7所示。

圖7:數據處理存儲界面

　　6）自動(dòng)報表生成

　　當需要打印或提交測試報告時(shí)，可通過(guò)LabVIEW報表生成工具包調用相應的報表模版文件，或通過(guò)TestStand,將存儲的數據內容以模版格式自動(dòng)生成所需要的各種報表和文件。

　　測試及性能驗證

　　測量數據的圖形化實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示是測試儀器必備的功能，像常見(jiàn)的數字示波器、頻譜分析儀等儀器都具有能夠顯示測量信號波形和儀器的工作狀態(tài)的CRT熒光屏。LabVIEW是通過(guò)波形顯示控件即實(shí)時(shí)趨勢圖控件。實(shí)時(shí)趨勢圖控件把新的數據連續添加到已有的數據的后面，波形是連續向前推進(jìn)顯示的，這樣就可以很清楚地觀(guān)察到引信工作過(guò)程中的信號變化過(guò)程，能實(shí)時(shí)監控被測信號的變化。

　　本測試系統數據的實(shí)時(shí)顯示是將引信的多路信號，在“通道回放”一欄中通過(guò)選擇，可以顯示某通道的波形，當數據回放時(shí)，顯示的波形還可以進(jìn)行放大和縮小變換。圖8所示為本測試系統顯示的某通道波形圖。

　　圖8:本測試系統某通道波形圖。

　　引信測試的目的在于獲取引信的工作性能、狀態(tài)或特征信號，所以數據采集只是測試工作的第一步。數據的分析和處理構成測試系統的重要組成部分之一，傳統的引信測試數據處理通過(guò)DSP或MATLAB等其它工具完成，而本測試系統利用LabVIEW軟件內容豐富、功能強大的分析工具包，完全可以勝任復雜的數據分析和處理工作，其數據處理都在后臺調用工具包，其測試結果在運行完后即顯示合格與否的判定，使測試人員一目了然的明白測試結果。

　　測試系統設計完成后，我們設置了一些條件對系統的實(shí)際性能進(jìn)行了測試。通過(guò)測試人員操作，對平均單發(fā)產(chǎn)品測試時(shí)間進(jìn)行了測量；通過(guò)重復測試，對系統可靠性進(jìn)行了驗證；通過(guò)設置故障，對系統的檢出率水平進(jìn)行了測試；通過(guò)信號對比標定，對系統的測試精度進(jìn)行了測試。經(jīng)過(guò)測試表明，測試系統的單發(fā)測試時(shí)間縮短了一半以上，測試精度、可靠性和檢出水平都有較好的提升，在自動(dòng)化、通用性方面都達到了系統設計的要求。

　　結論

　　針對電子時(shí)間引信的工作特點(diǎn)和自動(dòng)化、通用化的使用要求，本測試系統采用虛擬儀器技術(shù)，通過(guò)工控機加裝凌華科技的高速數字化儀、數字I/O、繼電器輸出等板卡的硬件設計，結合LabVIEW的圖形化軟件編程，開(kāi)發(fā)出了功能強大、性能優(yōu)越且易于擴展的電子時(shí)間引信通用測試系統，實(shí)現了對測試過(guò)程和步驟進(jìn)行自動(dòng)化控制、對測量數據進(jìn)行分析處理，對故障模式進(jìn)行自動(dòng)判斷等功能，顯著(zhù)提高了測試效率、測試精度和檢出率。與傳統測試手段相比，虛擬儀器測試有著(zhù)巨大優(yōu)越性，必將得到更廣泛、深入的應用。