水下爆炸试验专用测试设备计量管理方法探讨

李 琛，史晓春

（1.海军91439部队，辽宁 大连 116041；2.海军91388部队，广东 湛江 524000）

0 引 言

在军事装备试验鉴定工作中，计量工作是靶场试验质量体系中一项必不可少的重要保障环节，是武器装备试验鉴定的重要技术基础，是鉴定国防科技成果水平、评价武器装备战略技术指标、确保军工产品质量、提高军事经济效益的重要手段和科学依据之一[1]。水下爆炸试验作为检验水下战武器装备爆炸威力和毁伤效能最直接、最有效的鉴定方法，具有试验危险性大、涉及兵力多、试验费用高、不可重复性以及海上实施困难等特点。同时，爆炸载荷作用时间短、对信号的同步性要求较高，要求采集信号的种类多、测点多、数据量大，海上水文气象条件变化快，满足试验条件的时间窗口有限。因此，对测试设备测量数据的可靠性和有效性提出了更高的要求。

专用测试设备作为水下爆炸试验测试设备的重要组成部分，直接参与试验过程技术测试，其测试数据的准确与否直接影响到装备的质量和装备试验是否成功；专用测试设备必须通过鉴定、校准、比对或其他溯源方式，将测量结果与基准的量值相联系，确定准确的量值后，才会有效，即达到溯源性要求[2]，因此，科学地计量管理水下爆炸试验专用测试设备，对水下战武器装备试验中的质量控制、性能评定、技术指标验证等方面都具有非常重要的意义。

本文针对水下爆炸试验专用测试设备特点和计量难点，探讨专用测试设备在设计、研制、验收及使用阶段的计量管理方法。

1 水爆试验专用测试设备的特点及计量难点

1.1 水爆试验专用测试设备的特点

水下爆炸试验专用测试设备，就是在水下武器装备爆炸试验中，用于质量控制、性能评定、产品验证，为保证装备符合技术指标和性能要求而专门研制或配置的非通用测量设备。这些专用测试设备具有不同于通用测试设备的一些特点，主要表现为：

（1）具有抗冲击性能和环境适应性。由于水下爆炸能够对专用测试设备造成一定的冲击损伤，因此，要求测试设备必须具有一定的抗冲击性能，能够在较高的冲击加速度下正常工作。同时，海上爆炸试验环境条件恶劣，要求测试设备还具备一定的环境适应性。

（2）具有功能多样性和不断扩充性。水下爆炸试验是在接近实战海洋环境背景条件下，通过测量武器爆炸时对目标舰船的破坏程度来考核评估水下武器装备的毁伤能力。因此，专用测试设备一般包括静态测试系统和实航动态测试系统，各测试系统涉及的专业、功能和技术要求都不完全相同。随着靶场水下爆炸试验鉴定能力的提高，专用测试设备的功能需要不断扩充以满足未来爆炸试验任务需求。

（3）具有结构复杂性和参数多样性。水下爆炸试验专用测试设备都是以计算机为中心的大型自动综合测试设备，采用虚拟仪器技术，由采集设备、传输设备、显示设备等硬件和试验综合管理平台组成，系统复杂，技术含量高，涉及参数多，覆盖的频段宽。系统中包含了大量的专用测试软件和算法软件，主控端软件通过局域网控制各测试分系统，可控制起爆、同步采集和传输通道信号，完成对爆炸自由场压力、冲击速度、冲击加速度、位移、应变和载荷等多种参数的测量任务，设备结构复杂。

1.2 水爆试验专用测试设备的计量难点

水下爆炸试验专用测试设备的特点决定了其计量管理上存在困难，主要表现在以下4个方面：

（1）专用测试设备校准困难。专用测试设备结构复杂，辅载的仪器仪表多，由许多通用标准设备、部组件和自研设备组成，不便拆卸；同时，对测量通道测试精度和系统测试精度都有一定的要求，对设备整体的抗冲击性和环境试验性需要进行校准测试。由于在设计时多数并未依据可测性原则设计和制造[3]，因此，设备校准困难，需要到原生产厂家或多家计量单位对几百路测量通道和系统进行校准，计量校准费用和时间成本巨大。

（2）系统化专用计量装备研制困难。高精尖技术在专用测试设备上的使用及设备测试参数多样、功能各异，使得研制系统化的专用计量装备技术比较复杂，研制周期长，所需投资多，实现困难。比较可行的方法是针对不同的测试参数分别设计和研制相应的计量装备。

（3）传感器计量不便，测量不确定度分析困难。水下爆炸试验中的传感器灵敏度和测量精度较高，由于这些传感器不易或不能拆卸，只能采取比对的方法进行校准。而目前国内对于冲击加速度传感器等的校准一般选择在冲击机或振动台上进行，频率范围和幅度范围与实际爆炸冲击条件有一定的差异，测量不确定度不易分析。

（4）试验现场校准测量不确定度分析困难。现场校准的误差理论上小于实验室校准，但由于试验现场环境复杂，校准设备有一定的使用要求，爆炸试验现场实施校准困难，测量不确定度难以分析，因此，通常采用实验室校准作为试验前的测试设备测量精度考核方法，但两者之间的误差难以分析确定。

综上所述，由于专用测试设备专业性强，计量特性和质量控制要求不统一，难以寻找规定的量值传递或溯源体系[4]，因此，研究确定科学合理的专用测试设备计量管理方法，对保障计量检测设备和测量条件准确、计量单位和单位量值统一及水下爆炸试验安全有效等方面具有重要意义。

2 水爆试验专用测试设备的计量管理方法

按照设备全寿命全过程质量管理要求，水下爆炸试验专用测试设备计量管理主要包括设备设计阶段、研制阶段、靶场验收阶段和使用维护阶段的计量管理。

2.1 设计阶段的计量管理

设计阶段的计量管理主要包括：

（1）靶场在专用测试设备论证中提出可计量性保障需求，提出专用计量保障装备研制任务，以求在测试设备列装时形成与试验鉴定能力同步的计量保障能力。

（2）依据研制任务书要求，制定设备质量与可靠性设计准则和设计方案，靶场组织专家和计量部门进行设计评审，对设备技术指标的可测试性、可校准性、测试接口的标准性实施计量监督。

（3）研制单位制定计量测试技术文件，靶场计量部门进行审查，该文件作为专用测试设备出厂检测和靶场验收的技术规范以及设备正常使用中监督管理的依据。

（4）根据相应标准进行辅助校准设备的设计，用于实验室设备校准、检查与维护，便于测试设备和校准装置一同研制和验收，保障设备交付使用后可实时校准。

2.2 研制阶段的计量管理

（1）靶场计量人员和技术监造人员监督研制阶段的质量控制过程。检测设备和试验设备都应检定合格且在有效期内，对生产过程中设备的精度和状态进行认可，其量值溯源合理有效。

（2）出厂检测前，由专门的计量机构计量专用测试设备测量通道测试精度、系统精度和设备的抗冲击性能和环境适应性，满足研制要求的，才可申请出厂检测和靶场验收。

（3）正确编制校准规范。靶场计量部门会同研制部门根据设备技术指标、性能要求编制校准技术规范，经专家评审且随专用测试设备一并验收。

（4）研制辅助校准设备。依据校准规范，研制辅助校准设备并随专用测试设备一并验收，便于实时了解和掌握测试系统的精度和传感器灵敏度的变化。

2.3 靶场验收阶段的计量管理

由靶场装备技术管理部门组织，计量部门参加并负责验收工作中计量技术文件的验收、设备的校准或功能性检查。

（1）计量技术文件的验收。验收时，除对专用测试设备的设计方案、工作原理、研制情况、技术性能和可靠性进行审查外，还应对测试方法、测试误差、测试一致性分析等计量技术文件进行计量评审。

（2）开展靶场验收试验进行专用测试设备测量精度和功能性检查，按照校准技术规范进行设备校准，满足预期使用要求的才能投入使用。

（3）辅助校准设备的验收。检查设备的计量、校准证书是否齐全，并按照研制要求和技术性能要求，进行校准功能和校准精度测试。

2.4 使用维护阶段的计量管理

专用测试设备和辅助校准设备通过靶场验收后，列装并纳入计量管理渠道。

（1）按照装备管理条例建立管理账册，严格按照周期校准和试验前校准的要求进行管理，按制定计划校准并给出校准状态标识。

（2）建立专用测试设备计量管理规章制度，保证设备正确有效使用。制定计量管理人员岗位责任制、校准制度、维护保养制度、校准人员的培训制度等。

（3）专用测试设备和辅助校准设备的监督检查。对计量管理办法的执行情况、校准人员的资格、校准装置的考核和控制、校准规范的齐全和有效以及专用测试设备的量值溯源性进行监督检查。

3 结束语

GJB 5109-2004《装备计量保障通用要求-检测和校准》明确规定了装备在“论证、研制、采购、试验生产、使用、维修等阶段”检测和校准的要求，以实现为保证装备的性能参数量值准确一致所进行的全寿命计量保障[5]。水下爆炸试验专用测试设备全寿命计量必须结合专用测试设备特点，以先进的自动化测试设备检测技术工作为基础，在科学管理下，运用多种资源实施专用测试设备计量保障任务的完整体系。只有不断完善计量管理方法和计量技术，实现体系的良好运转，才能提高靶场水下爆炸试验质量，提高试验鉴定能力和拓展靶场计量职能起促进作用；同时对圆满完成水下战武器装备试验鉴定任务，使装备尽早交付部队尽快形成战斗力有重要意义。

[1]刘星.军事装备试验计量技术与管理[M].北京：国防工业出版社，2005.

[2]杜亮.专用测试设备校准探讨[J].计测技术，2006，26（2）：63-64.

[3]梁志国.军事计量的挑战与对策[J].计测技术，2009，29（6）：1-5.

[4]闫道广，李东.专用测试设备的校准与管理[J].计测技术，2009，29（1）：45-48.

[5]GJB 5109—2004装备计量保障通用要求-检测和校准[S].北京：中国标准出版社，2004.