激光探测站综合检测技术研究＊

沈 远 陈维义

（1.4805工厂军械修理厂 上海 200439）（2.海军工程大学兵器工程系 武汉 430033）

1 引言

某激光探测站能实时监视战场环境中一定波长的激光辐射信号，确定激光辐射源相对于舰艇的舷角和方位角；判定激光辐射源波长；显示激光辐射源的脉冲数，并提供音响和灯光告警指示。

该激光探测站由光电部件、显控台、连接电缆、检测设备和备件组成［1］，其组成及其在舰上的配置如图1所示。

图1 某激光探测站组成与布置图

六个光电部件分别对称安装在舰艇上层平台上，每舷光电部件的视场相互配合，两舷光电部件可以保证激光探测站始终能全方位实时接收到对其实施的激光辐射，并确定其坐标、波长以及重复频率。

显控台位于指挥舱室内，主要用于控制设备的工作方式，显示激光辐射源的各项参数以及设备的工作状态。

当激光信号通过光电传感器的接收窗口时，光电传感器的光电转换模块将光信号转换成电信号，并测定出辐射源的方位、仰角、波长以及0.1s内的相同坐标的辐射脉冲数。

该激光探测站是引进装备，国内对其了解不够深入，维修保障难度很大，有必要结合激光探测站的工作原理和结构特点，建立一套完整的综合测试技术，为激光探测站的维修保障奠定坚实的技术基础，提高引进装备的自主保障能力。

2 技术状态检查技术

激光探测站技术状态检查是基层级维护保养的重要内容，也是当激光探测站依靠自检功能不能定位故障部位时，进行故障分析定位的重要手段。

2.1 显控台的功能检查

该探测站用光电部件模拟器和遥测装置等效件进行显控台的功能检查。光电部件模拟器与显控台的连接如图2所示。光电部件模拟器由电源电路板和信号电路板两块板组成，面板上安装有24位拨码开关和电源等开关。电源电路板给信号电路板提供必须的直流电源，信号电路板则接收拨码开关量的输入，模拟光电部件的遥测信号并保存在内部的24位移位寄存器中，在显控台提供的同步帧脉冲信号作用下，移位寄存器中保存的24位编码信息逐位以特定波特率串行发送到显控台，根据显控台上的指示灯显示和声响信号的发生情况判断其工作是否正常。遥测装置等效件共有五个，由装有继电器和二极管的电路板、圆形壳体和电缆插头组成，可模拟光电部件的遥测信号，用于判断发生故障的光电部件，检查显控台的功能。当激光探测站自检显示某光电部件故障时，则断开相应光电部件的连接电缆，将遥测装置等效件连接到相应位置，再次开机自检正常，说明所断开的光电部件存在故障。

图2 光电部件模拟器与显控台的连接图

2.2 探测站的功能检查

图3 检验部件与探测站的连接图

激光探测站的功能检查用检验部件进行。检验部件由电流脉冲产生电路、脉冲频率选择电路、禁止电流脉冲通过电路、控制面板、电源开关和箱体组成。按照图3将检验部件与激光探测站进行连接，检验部件向被测光电部件的八个发光二极管中的某一个供给电流脉冲，通过变换转换开关位置后显控台的指示灯发光和脉冲数显示情况判断激光探测站的功能是否正常。依次对六个光电部件进行相同的检测，即可完成激光探测站的功能检查。

3 激光探测站整机测试技术

激光探测站能够对1.06μm和0.691μm的激光信号进行探测，两种波长情况下的主要区别在于光谱敏感范围不同，其信息处理、显示等功能基本相同。为此，我们采取用1.06μm激光辐射源在内场对激光探测站进行整机测试，对0.691μm只进行功能检查，从而简化测试方法。

3.1 便携式激光辐射源

在日常维护保养、装备检修中，利用便携式激光辐射源可以在舰上向激光探测站发射波长分别为1.06μm和0.691μm的激光信号，进行激光探测站告警功能性检查［2］。如图4所示，便携式激光辐射源由主控模块、放大驱动、激光模块、发射光学系统、可充电电池组、充电电路、DC／DC模块和键盘显示器组成。可充电电池组的输出经过DC／DC模块稳压后给其他各部分电路供电；主控模块读取键盘的输入数据获得当前的工作频率。当按下发射按键时，产生相应频率的振荡信号，通过放大驱动模块放大后送入激光模块，激光模块产生调制激光通过发射光学系统发射出去。

图4 便携式激光辐射源工作原理框图

将便携式激光辐射源对准激光探测站的某个光电部件的接收窗口发射激光，当激光探测站能进行正常告警时，说明其功能正常。

3.2 内场测试技术

激光探测站进厂修理后，如何对其主要战术技术指标和功能进行测试，是修理厂必须面对的问题。激光探测站的测试通常有两种方法：内场测试和外场测试。内场测试具有灵活性、可靠性高、保密性强、节省资源、效费比高、重复性好等优势［3］；外场测试具有真实性好的优点，但测试费用昂贵，重复性差［4］。综合考虑二者的优缺点，我们优先采用内场测试技术。

在内场测试时，我们可以采用相似原理［5］，将1.06μm的激光辐射源作为模拟信号源，利用分光光学系统和束散角调整装置对激光的传播方向、激光束散角、功率密度等进行调节，来模拟多个不同辐射特征、不同方位和距离的激光威胁源。

激光探测站内场测试系统如图5所示，该系统由灯泵浦电光调Q固体激光器或半导体激光器端面泵浦电光调Q激光器、分光光学系统和束散角调整装置等部件组成［6］。激光器产生1.06μm激光作为信号源，其能量可连续调节，重复频率分档可调，半导体激光器端面泵浦电光调Q激光器重复频率最高可以达到10KHz；分光光学系统和束散角调整装置则是由具有不同透过率的滤光镜、束散角功率调整装置以及光学导轨和滑动座组成，主要是调整激光的传播方向、传播方向上的激光辐射强度、激光束散角和功率密度［7］。

利用激光探测站内场测试系统可以在内场对激光探测站的侦察告警波长、探测灵敏度、动态范围、角分辨率、多目标探测能力等主要战术技术指标和功能进行测试［8］。

图5 激光探测站内场测试系统组成示意图

4 数字电路板检测技术

由于缺乏激光探测站随装备件和基地仓储备件的定期通电检查设备，部队无法遂行备件的定期通电检查任务，不能保证备件始终处于完好状态。为此，我们研制了激光探测站数字电路板快速检测仪。

激光探测站数字电路板快速检测仪由硬件模块和软件模块组成，具备64路测试向量发生和64路响应向量触发采样分析功能，数字电路板功能检测、故障分析和诊断在计算机上完成，能够在不大于2min的时间内完成一次单板备件检测，使用操作简单。

4.1 检测仪原理

图6是数字电路板快速检测仪的原理图。我们采用矢量激励法，由计算机向被测电路板发送激励信号，再采集被测板产生的响应信号，将待测板的响应信号与数据库中存储的该电路板的标准响应信号相比较，根据比较结果即可判知当前板功能是否正常，是否存在故障［9］。从测试开始到结束，贯穿于整个测试过程的就是由多组测试／响应向量组成的二进制数据序列。

图6 检测仪原理示意图

4.2 检测仪硬件

数字电路板快速检测仪的结构框图如图7所示，系统硬件部分由四大模块组成，分别是程控型测试向量发生器、程控型逻辑分析仪、程控型测试适配器以及与PC机的通信控制接口。

图7 数字电路板快速检测仪结构框图

4.3 检测仪软件

图8 检测仪软件组成框图

检测仪应用软件设计首先要解决的问题是根据测试系统的模型、功能与测试过程，确定测试软件的总体框架、各个功能模块以及所采用的数据结构。应用软件的设计采用模块化设计思想以及自顶向下的设计方法，各功能模块及它们之间的层次关系如图8所示［10］，主要由人机交互模块、测试向量模块、响应向量模块、数据存取模块等组成，其中人机交互模块又分为测试向量发生器界面和逻辑分析仪界面两部分；测试向量模块包含数据封装和数据发送两个子模块；响应向量采集与读取、波形显示与自动比两个子模块共同构成了响应向量模块；数据存取模块中包含数据导入以及数据保存。这些功能模块基本覆盖了数字电路板快速检测仪中常用的各种功能，满足了测试需要。

5 结语

某激光探测站是引进装备，其综合检测问题是困扰国内装备保障部门的关键难题。我们结合多年来对该型装备的保障经验和技术积累，对该型装备的技术状态检查、整机测试、数字电路板检测等问题进行了系统研究，研究成果在部队和军械修理厂得到了应用，较好地解决了该装备的维修保障问题。此外，本文的研究成果也可为国产同类装备的综合检测提供借鉴和指导。

［1］某激光探测站技术文件［M］.赵荣先，译.北京：海军装备论证研究中心翻译队，1999，12：3－14.

［2］陈维义.激光探测站近场测试方案研究［M］.中国海军科技报告，2007，2：27－31.

［3］贾宏进，张继勇，李金亮，等.激光侦查告警实验方法研究［R］.秦皇岛：电子对抗仿真实验中心，2002.

［4］郁正德.激光侦查告警设备实验方法研究［J］.航天电子对抗，2003（4）：36－39.

［5］赵威，张辉，成斌.激光告警系统威力试验方法探讨［J］.激光技术，2001，25（6）：433－436.

［6］陈维义.激光辐射源模拟器［R］.中国海军科技报告，2006，2：4－6.

［7］陈维义，张兴良，刘波涛.激光告警系统近场测试技术研究［J］.测试技术学报，2006，6：144－147.

［8］谢海营，陈维义.激光探测站多目标探测能力近场测试新方案［J］.海军工程大学学报，2008（18）：78－82.

［9］姚旺生，程西军，陈维义.数字电路板研仿中的电参数对比方法［C］／／中国造船学会电子修理学组第四届年会既信息装备保障研讨会论文集，2005，10：252－255.

［10］陈维义.某激光探测站数字电路板快速检测仪［R］.中国海军科技报告，2008，2：8－10.