高速數字化儀在電子時(shí)間引信通用測試系統中的應用

關(guān)鍵模塊軟硬件的實(shí)現

1)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

2)電子時(shí)間引信計時(shí)精度的測試

電子時(shí)間引信的計時(shí)時(shí)間是指其從接收到計時(shí)啟動(dòng)信號開(kāi)始計時(shí)時(shí)刻，到輸出點(diǎn)火信號時(shí)刻的時(shí)間之差，根據不同型號引信應用背景的不同，其計時(shí)精度和計時(shí)時(shí)間范圍各不相同，相差很大，對于超近程攔截型彈藥的電子時(shí)間引信其計時(shí)精度要達到微妙級，計時(shí)時(shí)間長(cháng)度到100毫秒以上，對其進(jìn)行計時(shí)精度測試時(shí)最重要的是采樣率要足夠高，而對遠程壓制武器系統所使用的電子時(shí)間引信其計時(shí)精度為毫秒級，但計時(shí)時(shí)間長(cháng)度要達到400秒以上，對其進(jìn)行測試時(shí)采樣率可以適當的降低，以滿(mǎn)足長(cháng)時(shí)間數據采集的要求。

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

3)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