凌华科技PCI-9846高速数字化仪在电子时间引信通用测试系统中的应用

2012年12月20日11:05:40 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

作者：徐昕，男，1975年12月29日

中国兵器工业集团第二一二研究所，高级工程师，空军工程学院，工业电气自动化，电子时间引信及其测试系统

电子时间引信是一种使用比较广泛的引信产品，用来为子母式弹药的母弹开舱提供控制信号，是远程压制武器系统的主要装备。电子时间引信作为一种高度集成的电子引信，其工作性能必须经过严格的测试，才能提供用户使用。所以各种电子时间引信产品均配备有专用的测试仪器完成性能测试，但过去采用的传统仪器测试模式随着电子时间引信技术的发展，暴露出了效率低、精度差和检出率低等问题，而且各种型号电子时间引信的测试设备之间不具备通用性和互换性，因此急需设计一种新的通用测试系统来解决这些问题。

1 电子时间引信的工作原理及测试系统要求

电子时间引信是用来为子母式弹药提供起爆发火信号的部件，其工作原理为：弹药发射前首先由参数装定器为其装定火控系统解算出的开舱作用时间，弹药发射后，电子时间引信以发射时刻为起点开始计时，当计时到预先装定的作用时间后，输出开舱点火信号给战斗部，完成弹药起爆。

根据电子时间引信的工作原理，对通用测试系统的基本要求如下：

1）提供多路可调直流稳压电源，为电子时间引信和装定器提供工作电源。

2）提供控制装定器工作的模拟火控信号。

3）可按照实际工作时序控制电子时间引信和装定器工作。

4）可提供模拟时间修改信号。

5）可为被测产品提供模拟负载。

6）可以采集多路模拟信号和数字信号。

7）可对测试数据分析处理、显示、存储并自动生成测试报表，包括作用时间、工作电压、工作电流、点火信号幅度、故障状态等。

2 方案设计

根据原有电子时间引信测试系统的不足，希望新的测试方案能达到如下效果：

1）高集成度，尽量减少占用空间，便于移动。

2）自动化，尽量减少人为因素对产品测试结果带来的影响。

3）通用性，可适应不同型号的电子时间引信及装定器产品的测试，减少重复开发工作。

4）高效率，单发产品的测试时间尽可能的短，以适应大批量生产的使用要求。

5）高检出率，对被测产品的中间参数也可以进行测试，提高覆盖率。

根据电子时间引信的工作特点和自动化、通用化的使用要求，虚拟仪器技术十分符合方案要求，并且能够较好地达到方案预期的效果。凌华科技公司有着丰富的虚拟仪器测试测量产品线，可以给我们提供较大的选择空间，LabVIEW是一种易学易用的开发软件，可以利用它快速、简便地开发出复杂、并行、有效并且易于操作的测试系统。为了降低系统的成本，我们决定选择选用工控机加PCI板卡的方式，并通过扩展USB端口、串口、及其它模块单元进行数据交互和测试，在LabVIEW软件平台下开发新的测试系统。总体方案设计如图1所示，其中：

图1总体方案框图

数字程控电源用来为被测电子时间引信和装定器提供工作电源，具有4路可编程和4路固定电压输出，输出电压范围为-12V～+36V，工控机算机通过串行接口，可对其进行编程，使其输出电压满足不同型号电子时间引信和装定器的工作电源要求。

对于装定信号、启动信号、点火信号、工作电压、工作电流等引信输入输出信号的波形监控，都由PCI-9846高速数字化仪来进行采集。

电子时间引信和装定器的启动控制、模式控制等数字控制信号，以及对引信和装定器工作过程中的各类中间信号的监测，由PCI-7230隔离数字输入输出卡来完成。

提供给被测产品的工作电源由PCI-7250继电器输出卡通过继电器进行控制输出。

信号调理电路主要是将被测电子时间引信和装定器的各类信号调理到测试板卡所能接受的范围。如信号上拉、下拉匹配；各类开关常开、常闭触点匹配；模拟、数字、脉冲电平电压调制；信号滤波、放大等调制。

被测产品和通用测试系统之间通过专用测试电缆连接，当测试不同型号的电子时间引信和装定器产品时，只需更换测试电缆和调用相应的测试软件及参数设置就可以了。

3 关键模块软硬件的实现

1）参数装定功能的测试

电子时间引信在进行参数装定时，为了满足快速反应的要求，需要在尽量少的时间内传输尽量多的数据信息，因此其装定编码的长度都不能太长，较短的码形长度为微秒级的信号，而且在一些特定的使用环境下，参数装定工作是随着武器系统的工作一直持续进行的，直到弹药发射出去为止，所以进行产品的装定可靠性测试时，需要进行长时间的连续装定测试。由以上所列举的有关进行参数装定功能测试的特点，可知完成该项测试的关键是测试系统要同时具有较高的采样率和较长的数据存储时间两项特性。

凌华科技的PCI-9846高速数字化仪是一种4通道的高速数据采集设备，其具有每通道40MS/s的采样率，16位的采样分辨率，可以满足对装定信号波形的实时高精度采集，而且其配备了高达512MB的板载内存，摆脱了PCI总线的带宽限制，使之能储存更长时间的波形，满足了进行连续装定可靠性测试时大容量数据存储的使用要求。

PCI-9846数字化仪的输入阻抗为50Ω或1MΩ，输入范围为±1V或±5V，以上两个参数均可以通过软件进行调整，因此对数字信号装定的产品可直接进行采集处理，对模拟信号装定的产品，因为其装定信号幅度可能会超过数字化仪的输入范围，因此通过信号调理电路，对模拟信号进行分压，将其转换到±5V的范围内进行采集。

进行装定性能测试时，主控程序首先根据被测产品的型号，确定输出的工作电压，通过PCI-7250继电器输出卡上的继电器控制输出工作电源给被测产品，然后通过串口发送装定参数给装定器，然后运行数据采集子程序（见图2），数据采集子程序控制数字化仪开始采集信号调理电路输出的特征信号，一个通道记录装定信号波形，一个通道检测供给产品的工作电源信号，一个通道检测产品的工作电流信号，同时通过PCI-7230上的数字输出口给装定器发出启动信号，在监测到装定信号发送完毕后，系统停止信号采集，开始对采集到的信号数据进行分析处理，通过对装定信号的幅度、码宽、占空比，以及工作电压、工作电流等参数进行测量，根据产品的性能指标给出判定结果。

图2 数据采集子程序

进行连续装定功能测试时，主控控制程序在启动信号采集子程序以后，通过PCI-7230连续发送启动控制信号给装定器，控制装定器工作，整个测试过程共循环10000次。在装定器连续发送装定信号的同时，测试系统连续采集被测引信装定线上的信号波形及工作电压、工作电流等参数，主控程序实时将采集到的波形数据从数字化仪的板载内存中读取并存储，整个测试流程结束以后，主控软件停止数据采集，并将存储的数据回读，进行分析处理，将还原的波形信号进行显示，并对每一组装定信号进行性能分析，判断参数装定的可靠性，并给出统计结果。数据分析处理界面见图3。

图3 连续装定测试数据分析界面

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