高速數(shù)字化儀在電子時(shí)間引信通用測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用

關(guān)鍵模塊軟硬件的實(shí)現(xiàn)

1)參數(shù)裝定功能的測(cè)試

電子時(shí)間引信在進(jìn)行參數(shù)裝定時(shí)，為了滿足快速反應(yīng)的要求，需要在盡量少的時(shí)間內(nèi)傳輸盡量多的數(shù)據(jù)信息，因此其裝定編碼的長(zhǎng)度都不能太長(zhǎng)，最短的碼形長(zhǎng)度為微秒級(jí)的信號(hào)，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(cè)試時(shí)，需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)裝定測(cè)試。由以上所列舉的有關(guān)進(jìn)行參數(shù)裝定功能測(cè)試的特點(diǎn)，可知完成該項(xiàng)測(cè)試的關(guān)鍵是測(cè)試系統(tǒng)要同時(shí)具有較高的采樣率和較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)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(duì)裝定信號(hào)波形的實(shí)時(shí)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(chǔ)存更長(zhǎng)時(shí)間的波形，滿足了進(jìn)行連續(xù)裝定可靠性測(cè)試時(shí)大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(gè)參數(shù)均可以通過軟件進(jìn)行調(diào)整，因此對(duì)數(shù)字信號(hào)裝定的產(chǎn)品可直接進(jìn)行采集處理，對(duì)模擬信號(hào)裝定的產(chǎn)品，因?yàn)槠溲b定信號(hào)幅度可能會(huì)超過數(shù)字化儀的輸入范圍，因此通過信號(hào)調(diào)理電路，對(duì)模擬信號(hào)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(cè)試時(shí)，主控程序首先根據(jù)被測(cè)產(chǎn)品的型號(hào)，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(cè)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(hào)調(diào)理電路輸出的特征信號(hào)，一個(gè)通道記錄裝定信號(hào)波形，一個(gè)通道檢測(cè)供給產(chǎn)品的工作電源信號(hào)，一個(gè)通道檢測(cè)產(chǎn)品的工作電流信號(hào)，同時(shí)通過PCI-7230上的數(shù)字輸出口給裝定器發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，在監(jiān)測(cè)到裝定信號(hào)發(fā)送完畢后，系統(tǒng)停止信號(hào)采集，開始對(duì)采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，通過對(duì)裝定信號(hào)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(cè)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(cè)試時(shí)，主控控制程序在啟動(dòng)信號(hào)采集子程序以后，通過PCI-7230連續(xù)發(fā)送啟動(dòng)控制信號(hào)給裝定器，控制裝定器工作，整個(gè)測(cè)試過程共循環(huán)10000次。在裝定器連續(xù)發(fā)送裝定信號(hào)的同時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)連續(xù)采集被測(cè)引信裝定線上的信號(hào)波形及工作電壓、工作電流等參數(shù)，主控程序?qū)崟r(shí)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(chǔ)，整個(gè)測(cè)試流程結(jié)束以后，主控軟件停止數(shù)據(jù)采集，并將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)回讀，進(jìn)行分析處理，將還原的波形信號(hào)進(jìn)行顯示，并對(duì)每一組裝定信號(hào)進(jìn)行性能分析，判斷參數(shù)裝定的可靠性，并給出統(tǒng)計(jì)結(jié)果。數(shù)據(jù)分析處理界面見圖3。

圖3 連續(xù)裝定測(cè)試數(shù)據(jù)分析界面

2)電子時(shí)間引信計(jì)時(shí)精度的測(cè)試

電子時(shí)間引信的計(jì)時(shí)時(shí)間是指其從接收到計(jì)時(shí)啟動(dòng)信號(hào)開始計(jì)時(shí)時(shí)刻，到輸出點(diǎn)火信號(hào)時(shí)刻的時(shí)間之差，根據(jù)不同型號(hào)引信應(yīng)用背景的不同，其計(jì)時(shí)精度和計(jì)時(shí)時(shí)間范圍各不相同，相差很大，對(duì)于超近程攔截型彈藥的電子時(shí)間引信其計(jì)時(shí)精度要達(dá)到微妙級(jí)，計(jì)時(shí)時(shí)間長(zhǎng)度到100毫秒以上，對(duì)其進(jìn)行計(jì)時(shí)精度測(cè)試時(shí)最重要的是采樣率要足夠高，而對(duì)遠(yuǎn)程壓制武器系統(tǒng)所使用的電子時(shí)間引信其計(jì)時(shí)精度為毫秒級(jí)，但計(jì)時(shí)時(shí)間長(zhǎng)度要達(dá)到400秒以上，對(duì)其進(jìn)行測(cè)試時(shí)采樣率可以適當(dāng)?shù)慕档停詽M足長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)采集的要求。

根據(jù)以上特性，對(duì)不同型號(hào)的電子時(shí)間引信進(jìn)行計(jì)時(shí)精度測(cè)試時(shí)，數(shù)字化儀的采樣率可通過軟件進(jìn)行控制，從1MS/s到40MS/s不同，在保證了時(shí)間測(cè)試精度的前提下，也節(jié)省了系統(tǒng)資源。

進(jìn)行計(jì)時(shí)精度測(cè)試時(shí)，主控程序首先根據(jù)被測(cè)產(chǎn)品的型號(hào)，確定需提供給被測(cè)產(chǎn)品的工作電源電壓，然后通過繼電器輸出卡控制輸出給被測(cè)產(chǎn)品，然后運(yùn)行數(shù)據(jù)采集子程序，同時(shí)發(fā)送啟動(dòng)控制信號(hào)給被測(cè)引信，使被測(cè)引信開始計(jì)時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)同步監(jiān)測(cè)被測(cè)引信的啟動(dòng)控制信號(hào)、點(diǎn)火輸出信號(hào)、工作電壓及工作電流等，當(dāng)監(jiān)測(cè)到點(diǎn)火信號(hào)后，停止信號(hào)采集，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，從啟動(dòng)信號(hào)開始時(shí)刻到點(diǎn)火信號(hào)輸出時(shí)刻即為引信的計(jì)時(shí)時(shí)間，同時(shí)還要對(duì)引信的點(diǎn)火信號(hào)波形進(jìn)行分析，對(duì)點(diǎn)火信號(hào)的最大電壓進(jìn)行測(cè)量，對(duì)點(diǎn)火信號(hào)波形進(jìn)行積分，判斷引信輸出的點(diǎn)火信號(hào)幅度及能量、工作電源、工作電流等參數(shù)是否滿足性能指標(biāo)要求。圖4為測(cè)試系統(tǒng)采集到的某型號(hào)電子時(shí)間引信啟動(dòng)信號(hào)和點(diǎn)火信號(hào)波形。

圖4 某型號(hào)引信啟動(dòng)信號(hào)和點(diǎn)火信號(hào)波形

3)產(chǎn)品控制信號(hào)的產(chǎn)生

電子時(shí)間引信和裝定器工作時(shí)的控制信號(hào)大部分為數(shù)字I/O信號(hào)，因此選用PCI-7230隔離數(shù)字輸入輸出卡來產(chǎn)生，該卡具有16通道的隔離數(shù)字輸入和16通道的隔離數(shù)字輸出功能，其輸出通道擁有5～35V的寬信號(hào)輸出范圍，可以滿足為不同型號(hào)電子時(shí)間引信和裝定器提供各類控制信號(hào)的使用要求，數(shù)字輸入通道具有0～24V的輸入范圍，可用來監(jiān)測(cè)引信及裝定器工作過程中各類中間信號(hào)的變化。

系統(tǒng)測(cè)試時(shí)，首先根據(jù)被測(cè)產(chǎn)品型號(hào)確定所需要的數(shù)字電源電壓，然后通過串口完成對(duì)裝定器的數(shù)據(jù)傳輸，然后由數(shù)字輸出通道1發(fā)出裝定啟動(dòng)信號(hào)，控制裝定器開始工作，裝定完畢后，由數(shù)字輸出通道2發(fā)出引信計(jì)時(shí)啟動(dòng)信號(hào)，被測(cè)引信開始計(jì)時(shí)，根據(jù)不同引信的測(cè)試要求，通過數(shù)字輸入通道實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被測(cè)引信的各種中間特征信號(hào)，如果測(cè)試具有時(shí)間修改功能的電子時(shí)間引信時(shí)，在引信開始計(jì)時(shí)以后，還要通過另外3個(gè)數(shù)字輸出通道，發(fā)送修改信號(hào)脈沖給被測(cè)引信。圖5為輸出的啟動(dòng)控制信號(hào)波形。

圖5 測(cè)試系統(tǒng)輸出的啟動(dòng)控制信號(hào)