航箭发控系统虚拟检测仪研制

2012-10-25张小玉范俊峰

中国测试 2012年6期

张小玉，范俊峰

（空军第一航空学院，河南信阳 464000）

0 引言

航空火箭武器是目前我国各型战斗机所装备的主要作战武器之一，为确保战斗机的战斗力，当航箭发控系统发生故障时，必须要能够快速准确地对其进行检测，以达到尽快维修、恢复作战能力的目的。然而原有的检测手段对航箭发控系统进行检测时，不仅检测精度不高，而且费时费力[1-2]，为解决这些问题，研制了一种新型航箭发控系统检测仪。

1 系统硬件组成及特点

航箭发控系统虚拟检测仪的硬件结构由工业控制计算机、转换电路、处理与显示电路、电缆4部分组成。其结构框图如图1所示。

1.1 工业控制计算机

图1 检测仪硬件结构框图

工业控制计算机部分包括主机、监视器、键盘、鼠标和打印机等。主机采用ADVANTECH IPC-610工业控制计算机[3]，它具有无源底板结构，可提供10个ISA和2个PCI插槽。该机具有较强的扩充性、可靠性高、抗干扰能力强、防震、防潮、体积小等特点。检测过程中的所有信息均显示在工作站的屏幕上。工业控制计算机是检测仪的核心，其标准总线结构为选用成熟的硬件产品提供了基础，避免重复开发，也便于硬件升级换代及板级快速维修。

1.2 转换电路

转换电路主要由自检电路、发射器通路检测电路、电阻检测电路及绝缘性能检测电路等组成，用于控制检测被检设备。

1.2.1 自检电路

自检电路由自检开关、自检二极管、自检电阻、稳压管、驱动器等组成。其工作原理是：连接好电源电缆，打开电源开关，电流经电源开关、电阻、电源灯回路，电源指示灯亮。按下自检按钮，电流经自检开关、自检二极管、自检电阻、发光管回路，所有指示灯亮，说明电路正常，松开自检按钮，指示灯灭；同时微处理器对自检结果进行统计处理通过数码管显示出来。

1.2.2 发射器通路检测电路

通路检测电路由检测二极管、检测电阻、微处理器、接口扩展芯片、模数转换器、数码管等组成。其工作原理是：用与被检发射器对应的控制电缆和检测电缆将主机与发射器相连。连接好电源电缆，打开电源电门，电源指示灯亮。按下检测按钮，波段开关放在空档位置，对应线路导通指示灯亮，说明对应该线路导通，松开按钮，导通指示灯灭；同时，处理与显示电路完成统计处理，将每部分检测结果储存并将最终结果通过数码管显示出来，按压查询按钮，可查出每一线路的具体情况，按下清零按钮，数码管回零，为下一项检测做准备。

该检测仪要对几十种发射器的几百条线路进行检测，就必须解决故障的快速定位问题，以便在实际应用中能迅速找出并排除故障。为解决这一问题，该检测仪采用故障树模式[4-5]对发射器中所有可能故障进行统计处理，使每一线路的可能故障都能显示出来，使用时可快速确定故障位置。

1.2.3 电阻检测电路

通路电阻阻值检测电路由三用表、拨动开关等组成。工作原理是：用与被检发射器对应的控制电缆和检测电缆将主机与发射器相连，将5个拨动开关置空档位，断开电源；检测线路时拨动开关分别置于对应线路档位，读出各电阻值，即为对应线路的通路阻值。

1.2.4 绝缘性能检测电路

绝缘性能检测电路由高阻表、拨动开关等组成。高阻表原理电路如图2所示。

总体检测：用与被检发射器对应的检测电缆将主机与发射器相连，断开电源，将高阻表的一个检测夹与对应的接线柱连接好，另一个检测夹与发射器壳体相连。按下高阻表检测按钮，绝缘阻值应大于20MΩ，说明绝缘性能良好。

图2 高阻表原理电路

单线检测：总体检测发现故障时，将高阻表的一个检测夹与对应的接线柱连接好，另一个检测夹与发射器壳体相连，将5个拨动开关置空档位，检测线路电阻时将拨动开关分别置于对应档位，按下高阻表检测按钮，绝缘阻值应大于20MΩ。

同时采用直流升压技术，在测量绝缘电阻模块中将9V直流电经过直流升压达到500V，利用选钮通过分离电路输出，保证了500V高压的稳定输出，实现了发射器绝缘性能的精确测量。

1.3 处理与显示电路

处理与显示电路主要由微处理器、接口扩展芯片、静态存储器、电擦除器、模数转换器、稳压管、驱动器等组成，用于处理和显示检测结果。

1.4 电缆

电缆包括控制电缆、检测电缆和电源电缆。控制电缆用于连接主机和发射器与飞机连接端插头，检测电缆用于连接主机和发射器下端面连接端插头。

2 软件程序设计

该检测仪软件是在Windows环境下用Visual C++开发的，具有友好清晰的图形用户界面。检测仪所需要的各种功能分门别类地放在窗口的下拉式菜单和按钮中，用户不必记忆每个任务所需的具体的命令，只需用鼠标点按相应按钮即可。

检测软件采用模块化设计[6-8]，主要模块包括系统维护、项目检测、结果处理等，其结构如图3所示。

其中系统维护模块主要包括系统自检、传感器在线标定等内容。系统自检程序可检测电源、接口卡、开关、传感器等硬件的设置及工作状态；传感器标定子模块供用户在规定的校验期限或特殊情况下对传感器进行重新标定。项目检测模块是检测程序的核心，主要负责各检测项目的工况状态建立、检测参数采集、检测数据处理等内容，并提供单项检测、自动检测等不同的检测方法。结果处理和其他模块主要完成检测结果的规范化、报表生成、存档、查询及打印等功能。

图3 程序部分组成框图

由于在该软件设计中采用了虚拟仪器技术，所有系统状态参数都由虚拟仪表在屏幕上实时显示，这样就使检测仪具有双余度监控界面，操作简单，并提高了检测仪的可靠性和维护性。

3 关键技术

3.1 标准接口及总线技术

由于被诊断的航箭发控系统的种类较多，只有利用接口技术和不同类型的总线才有利于系统的通用化，实现一机多用和灵活升级。为此，本仪器采用了标准接口及总线技术，它利用GPIB总线或RS-232总线使自动测试系统能够方便地与智能仪器连接，实现信息的传递和资源共享，使系统向模块化、规范化、综合化和自动化方向发展。

3.2 基于数据融合思想的故障检测技术

在航箭发控系统的测试或修理过程中，故障检测是装置修理得以顺利完成的前提和重要保证。由于检测过程是在设备修前或修后的状态下（不拆卸机件外壳）进行的，所获得的数据均是设备相应性能指标数据。因此，单一项目的测试数据不能完全表征设备发生故障的模块。为此，采用了基于数据融合思想的故障检测技术，其检测机理的分析流程如图4所示。

这样就可以使系统在测量样本数有限的情况下，根据一定的判别法则[9]，识别出最可能的故障模块。同时还结合计算机软件编程技术、数据的交叉调用和链接技术，开发出故障检测的软件模块嵌入软件平台，从而为维修人员提供电台维修的合理方法和措施，以提高维修效率和水平。

3.3 FIFO技术

图4 故障检测流程图

FIFO就是在采集板卡上设有先进先出寄存器。系统所采集的数据暂时存放在FIFO中，当数据存到FIFO空间的1/2时，向CPU发出中断请求，CPU响应后，以内存I/O方式将数据传送至其他内存中。使用FIFO技术可以使系统有两个突出的优点：一是有利于在Windows环境下编程；二是由于申请中断时FIFO仍有1/2空间可继续存放采集的数据，CPU有一段缓冲时间。这样既保证了所采集的数据在传输时不会因CPU忙未及时响应而造成数据丢失，又提高了数据采集系统的可靠性。