基于PCI-9846的電子時間引信通用測試系統(tǒng)設(shè)計

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(yuǎn)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(yán)格的測試，才能提供用戶使用。

　　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。

　　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(diǎn)開始計時，當(dāng)計時到預(yù)先裝定的作用時間后，輸出開艙點(diǎn)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(shí)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(fù)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(diǎn)火信號幅度、故障狀態(tài)等。

　　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(dá)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(jìn)行測試，提高覆蓋率。

　　根據(jù)電子時間引信的工作特點(diǎn)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(dá)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(jī)加PCI板卡的方式，并通過擴(kuò)展USB端口、串口、及其它模塊單元進(jìn)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)?？傮w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(jī)算機(jī)通過串行接口，可對其進(jìn)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(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(jiān)控，都由PCI-9846高速數(shù)字化儀來進(jìn)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(jìn)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(diǎn)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(dāng)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。

　　參數(shù)裝定功能的測試

　　電子時間引信在進(jìn)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，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(shù)裝定工作是隨著武器系統(tǒng)的工作一直持續(xù)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，需要進(jìn)行長時間的連續(xù)裝定測試。由以上所列舉的有關(guān)進(jìn)行參數(shù)裝定功能測試的特點(diǎn)，可知完成該項(xiàng)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(xiàng)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(shí)時高精度采集，而且其配備了高達(dá)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(jìn)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(jìn)行調(diào)整，因此對數(shù)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?yàn)槠溲b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(jìn)行分壓，將其轉(zhuǎn)換到±5V的范圍內(nèi)進(jìn)行采集。

　　進(jìn)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(yùn)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(jìn)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(jìn)行測量，根據(jù)產(chǎn)品的性能指標(biāo)給出判定結(jié)果。

圖2:數(shù)據(jù)采集子程序。

　　進(jìn)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(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(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。