基于PCI-9846的電子時間引信通用測試系統(tǒng)設計

電子時間引信是一種使用比較廣泛的引信產品，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，其工作性能必須經過嚴格的測試，才能提供用戶使用。

　　各種電子時間引信產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(tǒng)來解決這些問題。

　　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。

　　方案設計

　　根據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品測試結果帶來的影響。

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

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

　　5）高檢出率，對被測產品的中間參數也可以進行測試，提高覆蓋率。

　　根據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。凌華科技公司有著豐富的虛擬儀器測試測量產品線，可以給我們提供較大的選擇空間，LabVIEW是一種易學易用的開發(fā)軟件，可以利用它快速、簡便地開發(fā)出復雜、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據交互和測試，在 LabVIEW軟件平臺下開發(fā)新的測試系統(tǒng)?？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隔離數字輸入輸出卡來完成。

　　提供給被測產品的工作電源由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；各類開關常開、常閉觸點匹配；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品時，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

　　電子時間引信在進行參數裝定時，為了滿足快速反應的要求，需要在盡量少的時間內傳輸盡量多的數據信息，因此其裝定編碼的長度都不能太長，最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進行參數裝定功能測試的特點，可知完成該項測試的關鍵是測試系統(tǒng)要同時具有較高的采樣率和較長的數據存儲時間兩項特性。

　　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,以上兩個參數均可以通過軟件進行調整，因此對數字信號裝定的產品可直接進行采集處理，對模擬信號裝定的產品，因為其裝定信號幅度可能會超過數字化儀的輸入范圍，因此通過信號調理電路，對模擬信號進行分壓，將其轉換到±5V的范圍內進行采集。

　　進行裝定性能測試時，主控程序首先根據被測產品的型號，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品，然后通過串口發(fā)送裝定參數給裝定器，然后運行數據采集子程序（見圖2），數據采集子程序控制數字化儀開始采集信號調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品的工作電源信號，一個通道檢測產品的工作電流信號，同時通過PCI-7230上的數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據進行分析處理，通過對裝定信號的幅度、碼寬、占空比，以及工作電壓、工作電流等參數進行測量，根據產品的性能指標給出判定結果。

圖2:數據采集子程序。

　　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，主控程序實時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，判斷參數裝定的可靠性，并給出統(tǒng)計結果。數據分析處理界面見圖3.

圖3:連續(xù)裝定測試數據分析界面。