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凌華科技PCI-9846高速數(shù)字化儀在電子時間引信通用測試系統(tǒng)中的應(yīng)用

2012年12月20日11:05:40 本網(wǎng)站 我要評論(2)字號:T | T | T

 

作者:徐昕,男,1975年12月29日

中國兵器工業(yè)集團第二一二研究所,高級工程師,空軍工程學(xué)院,工業(yè)電氣自動化,電子時間引信及其測試系統(tǒng)

 

電子時間引信是一種使用比較廣泛的引信產(chǎn)品,用來為子母式彈藥的母彈開艙提供控制信號,是遠程壓制武器系統(tǒng)的主要裝備。電子時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)過嚴格的測試,才能提供用戶使用。所以各種電子時間引信產(chǎn)品均配備有專用的測試儀器完成性能測試,但過去采用的傳統(tǒng)儀器測試模式隨著電子時間引信技術(shù)的發(fā)展,暴露出了效率低、精度差和檢出率低等問題,而且各種型號電子時間引信的測試設(shè)備之間不具備通用性和互換性,因此急需設(shè)計一種新的通用測試系統(tǒng)來解決這些問題。

 

1 電子時間引信的工作原理及測試系統(tǒng)要求

電子時間引信是用來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(shù)裝定器為其裝定火控系統(tǒng)解算出的開艙作用時間,彈藥發(fā)射后,電子時間引信以發(fā)射時刻為起點開始計時,當計時到預(yù)先裝定的作用時間后,輸出開艙點火信號給戰(zhàn)斗部,完成彈藥起爆。

 

根據(jù)電子時間引信的工作原理,對通用測試系統(tǒng)的基本要求如下:

1)提供多路可調(diào)直流穩(wěn)壓電源,為電子時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)可按照實際工作時序控制電子時間引信和裝定器工作。

4)可提供模擬時間修改信號。

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(shù)字信號。

7)可對測試數(shù)據(jù)分析處理、顯示、存儲并自動生成測試報表,包括作用時間、工作電壓、工作電流、點火信號幅度、故障狀態(tài)等。

 

2 方案設(shè)計

根據(jù)原有電子時間引信測試系統(tǒng)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。

2)自動化,盡量減少人為因素對產(chǎn)品測試結(jié)果帶來的影響。

3)通用性,可適應(yīng)不同型號的電子時間引信及裝定器產(chǎn)品的測試,減少重復(fù)開發(fā)工作。

4)高效率,單發(fā)產(chǎn)品的測試時間盡可能的短,以適應(yīng)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(shù)也可以進行測試,提高覆蓋率。

 

根據(jù)電子時間引信的工作特點和自動化、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(yù)期的效果。凌華科技公司有著豐富的虛擬儀器測試測量產(chǎn)品線,可以給我們提供較大的選擇空間,LabVIEW是一種易學(xué)易用的開發(fā)軟件,可以利用它快速、簡便地開發(fā)出復(fù)雜、并行、有效并且易于操作的測試系統(tǒng)。為了降低系統(tǒng)的成本,我們決定選擇選用工控機加PCI板卡的方式,并通過擴展USB端口、串口、及其它模塊單元進行數(shù)據(jù)交互和測試,在LabVIEW軟件平臺下開發(fā)新的測試系統(tǒng)。總體方案設(shè)計如圖1所示,其中:

 

圖1總體方案框圖

 

數(shù)字程控電源用來為被測電子時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,工控機算機通過串行接口,可對其進行編程,使其輸出電壓滿足不同型號電子時間引信和裝定器的工作電源要求。

 

對于裝定信號、啟動信號、點火信號、工作電壓、工作電流等引信輸入輸出信號的波形監(jiān)控,都由PCI-9846高速數(shù)字化儀來進行采集。

 

電子時間引信和裝定器的啟動控制、模式控制等數(shù)字控制信號,以及對引信和裝定器工作過程中的各類中間信號的監(jiān)測,由PCI-7230隔離數(shù)字輸入輸出卡來完成。

 

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

 

信號調(diào)理電路主要是將被測電子時間引信和裝定器的各類信號調(diào)理到測試板卡所能接受的范圍。如信號上拉、下拉匹配;各類開關(guān)常開、常閉觸點匹配;模擬、數(shù)字、脈沖電平電壓調(diào)制;信號濾波、放大等調(diào)制。

 

被測產(chǎn)品和通用測試系統(tǒng)之間通過專用測試電纜連接,當測試不同型號的電子時間引信和裝定器產(chǎn)品時,只需更換測試電纜和調(diào)用相應(yīng)的測試軟件及參數(shù)設(shè)置就可以了。

 

3 關(guān)鍵模塊軟硬件的實現(xiàn)

1)參數(shù)裝定功能的測試

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

 

凌華科技的PCI-9846高速數(shù)字化儀是一種4通道的高速數(shù)據(jù)采集設(shè)備,其具有每通道40MS/s的采樣率,16位的采樣分辨率,可以滿足對裝定信號波形的實時高精度采集,而且其配備了高達512MB的板載內(nèi)存,擺脫了PCI總線的帶寬限制,使之能儲存更長時間的波形,滿足了進行連續(xù)裝定可靠性測試時大容量數(shù)據(jù)存儲的使用要求。

 

PCI-9846數(shù)字化儀的輸入阻抗為50Ω或1MΩ,輸入范圍為±1V或±5V,以上兩個參數(shù)均可以通過軟件進行調(diào)整,因此對數(shù)字信號裝定的產(chǎn)品可直接進行采集處理,對模擬信號裝定的產(chǎn)品,因為其裝定信號幅度可能會超過數(shù)字化儀的輸入范圍,因此通過信號調(diào)理電路,對模擬信號進行分壓,將其轉(zhuǎn)換到±5V的范圍內(nèi)進行采集。

 

進行裝定性能測試時,主控程序首先根據(jù)被測產(chǎn)品的型號,確定輸出的工作電壓,通過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,然后通過串口發(fā)送裝定參數(shù)給裝定器,然后運行數(shù)據(jù)采集子程序(見圖2),數(shù)據(jù)采集子程序控制數(shù)字化儀開始采集信號調(diào)理電路輸出的特征信號,一個通道記錄裝定信號波形,一個通道檢測供給產(chǎn)品的工作電源信號,一個通道檢測產(chǎn)品的工作電流信號,同時通過PCI-7230上的數(shù)字輸出口給裝定器發(fā)出啟動信號,在監(jiān)測到裝定信號發(fā)送完畢后,系統(tǒng)停止信號采集,開始對采集到的信號數(shù)據(jù)進行分析處理,通過對裝定信號的幅度、碼寬、占空比,以及工作電壓、工作電流等參數(shù)進行測量,根據(jù)產(chǎn)品的性能指標給出判定結(jié)果。

 

圖2 數(shù)據(jù)采集子程序

 

進行連續(xù)裝定功能測試時,主控控制程序在啟動信號采集子程序以后,通過PCI-7230連續(xù)發(fā)送啟動控制信號給裝定器,控制裝定器工作,整個測試過程共循環(huán)10000次。在裝定器連續(xù)發(fā)送裝定信號的同時,測試系統(tǒng)連續(xù)采集被測引信裝定線上的信號波形及工作電壓、工作電流等參數(shù),主控程序?qū)崟r將采集到的波形數(shù)據(jù)從數(shù)字化儀的板載內(nèi)存中讀取并存儲,整個測試流程結(jié)束以后,主控軟件停止數(shù)據(jù)采集,并將存儲的數(shù)據(jù)回讀,進行分析處理,將還原的波形信號進行顯示,并對每一組裝定信號進行性能分析,判斷參數(shù)裝定的可靠性,并給出統(tǒng)計結(jié)果。數(shù)據(jù)分析處理界面見圖3。

 

圖3 連續(xù)裝定測試數(shù)據(jù)分析界面

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