某型号制导电子箱的检测系统设计*

尉广军 郭希维 吴宏伟 王 政

(1.军械工程学院导弹工程系 石家庄 050003)(2.73101部队 徐州 221008)(3.73061部队 徐州 221008)



某型号制导电子箱的检测系统设计*

尉广军1郭希维1吴宏伟2王 政3

(1.军械工程学院导弹工程系 石家庄 050003)(2.73101部队 徐州 221008)(3.73061部队 徐州 221008)

为解决现有导弹检测设备存在的缺陷,设计了一种模块化、通用化、智能化和标准化的综合检测修理平台。论文介绍了系统的硬件组成以及基于Labwindows/CVI的软件开发。通过部队实践证明,该系统具有重大军事效益和经济效益和广泛的运用前景。

制导电子箱;检测系统;虚拟仪器;数据采集

Class Number U169

1 引言

某型导弹是我国自行设计的第二代反坦克导弹武器系统,用来攻击敌方坦克及其它装甲目标,也可以摧毁敌方的火力点和野战工事,已经大批量地装备我军部队。随着时间的推移,不可避免地出现了性能参数的变化以及频繁的故障,这是一个亟待解决的问题。由于原来的检测设备年代久远及设计思想的局限,距部队基层进行装备维修及提供指导的需要差距甚大,陆续研制的一些检测设备主要是完成功能和性能检测,在故障诊断和维修上一直没有取得实质性的突破。

针对以上问题,设计一种模块化、通用化、智能化和标准化的综合检测修理平台,对该型号导弹进行功能检测、性能检测、故障诊断和维修。

2 系统总体设计

系统的被检测对象包括控制箱、红外测角仪、一级检测仪。根据以上被测对象所需电源、信号激励、信号输出,可以将被测信号统计为模拟电压量和时间量信号两大类。检测系统采用计算机系统、数据采集模块、检测调理组合模块组成的模块化仪器自动检测系统,系统的总体设计方案如图1所示。

图1 系统总体设计方案

3 系统硬件设计

3.1 计算机控制系统

计算机管理和控制系统的运行,是整个测试系统的核心,完成的功能包括测试控制、故障诊断控制、用户界面和数据显示、系统管理等。

1) 测试控制:包括系统的自检、检测过程、测试资源配置与管理。

2) 故障诊断控制:包括控制系统故障诊断模式和诊断过程[1～3]。

3) 用户界面和数据显示:完成系统界面、虚拟仪器面板和测试数据的显示,并把测试和诊断结果存储。

4) 系统管理:完成系统数据库、知识库的管理[4～5]。

在计算机系统的控制下,由程控信号源模块产生武器系统不同状态下必要的工作条件,使其进入相应工作状态。

程控信号源提供测试所需的模拟量和开关量信号,主要由陀螺信号源、模拟直角电位、模拟红外测角仪等电路组成,信号源电路原理框图如图2所示。

图2 信号源电路原理框图

直流模拟电压经滤波、整流放大或衰减至计算机系统A/D转换范围之内,通过模拟开关送入A/D端口进行测量;交流模拟电压经放大,再由AC-DC变换器整流成为直流模拟电压,然后经滤波、整流放大或衰减,通过模拟开关送入A/D端口进行测量。通过信号滤波有效抑止了信号脉动,克服了以前UY、UZ等信号测试不稳定、跳跃大的问题,从而保证了检测和故障诊断的可靠性和准确性。

3.2 数据采集模块

数据采集模块主要完成对A/D和I/O端口的数据进行采集。

3.2.1 A/D模板

A/D模板在系统测试过程中,作为模拟量输入接口板,在主机CPU控制下,完成被测模拟信号变换成数字信号的功能。

该系统选用NI公司的DAQ Card6024E,其基本性能为:模拟输入16SE8DI、输入精度12bits、采样率200K;最大输入范围±10V;输入增益1,10,100;模拟输出2路、输出精度12bits;8路I/O;2个24位/2MHz计数器/定时器。

总线方式PCMCIA

DAQ Card6024E在整个测试系统中用于A/D、D/A转换和时序信号产生。

系统选用NI公司的DAQ Card6024E作为A/D转换接口,要求模拟量的输入范围是±10V,因而直流模拟电压必须经放大或衰减至A/D转换范围之内,然后通过模拟开关送入计算机系统的A/D端口进行测量;交流模拟电压经放大或衰减,再由AC-DC变换器整流成为直流模拟电压,然后通过模拟开关送入计算机系统的A/D端口进行测量。模拟量测试原理如图3所示。

图3 模拟量测试原理框图

3.2.2 I/O模板

I/O模板在系统测试过程中,作为计算机与数据采集模块之间的数字I/O,在主机CPU控制下,完成计算机传输给数据采集模块的控制命令信息,以及输入数据采集模块给计算机的状态和数据信息。

该系统选用数据采集模块选用NI公司的DAQ Card DIO-24,其基本性能为:提供24路数字I/O;总线方式PCMCIA;用于开关量数据采集和产生控制指令,可端口读写亦可位(线)操作。

3.3 检测调理组合模块

检测组合是计算机实现对武器系统进行自动测试不可缺少的接口电路集合体。它接收计算机的控制指令,为武器系统提供必要的工作条件和电源,并对武器系统输出的信号实施采样并进行处理(如数字滤波、抗干扰处理、放大衰减等),将其转换成计算机所能接受的模拟或数字信号,输送至计算机,由计算机处理后输出和保存测试结果。

检测组合由条件模块、信息预处理模块、管理控制模块几部分组成。条件模块包括:模拟红外测角仪模块、模拟弹信号及负载模块、连接器及线缆模块、程控信号源模块、模拟一检仪模块、二次电源模块;信息预处理模块包括:预处理模块、控制切换模块、预处理管理模块;管理控制模块包括:自检模块、系统通讯模块、PC模块。检测组合结构框图如图4所示。

系统在计算机硬件和数据采集卡的支持下,由系统软件发出测控命令,在硬件电路的参与下,完成系统自检、被测量信号的数据采集、数据处理、结果分析、数据管理和故障诊断。

图4 检测组合结构框图

4 系统测控软件设计

4.1 系统软件开发

系统软件为Windows应用程序,选择NI公司的Measurement Studio作为虚拟仪器开发平台,用Labwindows/CVI语言编制,采用模块化的结构。

系统软件开发紧紧围绕模块化、通用化、系列化、可视化的思想进行,选择在仪器控制、虚拟面板设计、硬件访问方面具有独特功能的Labwindows/CVI作为检测程序并发工具,完成对各被测对象检测功能的开发。主控执行程序通过动态链接库的方式调用测控模块和故障诊断模块,实施测试过程和故障诊断[6～8]。

系统软件调用相应程序模块,经过对采集信号的数据计算、处理、分析、管理,作出故障诊断,通过专家系统指导人工操作。系统在任务调度上采用分级管理模式,软件基本组成结构如图5所示。

图5 软件总体结构

本维修检测系统软件由多个功能测试模块组成。每个功能测试模块相对独立,针对不同的测试任务,只须选择相应的菜单即可。功能测试软件模块流程如图6所示。

4.2 故障诊断系统

由于采用了虚拟仪器的系统方案,检测系统的故障诊断和专家帮助系统就得以实现,且相对容易。现方案中故障诊断是和检测融合在一起的,即每一检测都伴有故障分析诊断,且贯彻始终。每一检测数据的采集同时都伴有:基础条件(一、二次电源),前级提供(前级信号输出),和本级运行的数据采集,而且这些采集过程是连续的。对采集的数据利用Labwindows/CVI所提供的分析库函数分析计算处理得出结论,检测结果出现问题后,系统会自动进入维修检测模块对装备进行再一次检测并判断出故障部位,以对话框形式显示结果[9～10]。并可进入专家帮助系统,内有相应的电路原理说明和维修操作指导。

图6 测试软件模块流程图

5 结语

系统综合集成了计算机、现代测试、智能诊断和虚拟仪器等技术,硬件结构采用模块化和标准化设计,成功构建了武器系统便携式综合检测维修系统,可以代替随装配套的一、二级检测设备,解决了修理分队在野战条件下对武器系统的快速故障诊断和维护修理问题。该系统已在部队应用,具有重大军事效益和经济效益,运用前景广泛。

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Design of A Certain Type of Guidance Electronic Box Detection System

YU Guangjun1GUO Xiwei1WU Hongwei2WANG Zheng3

(1. Department of Missile Engineering, Ordnance Engineering College, Shijiazhuang 050003)(2. No. 73101 Troops of PLA, Xuzhou 221008)(3. No. 73061 Troops of PLA, Xuzhou 221008)

In order to solve the flaws of the existing missile testing equipment, a kind of modularization, generalization, intelligent repair and standardized comprehensive test platform is designed. In this paper, the system hardware and the software development based on Labwindows/CVI are introduced. By forces practice has proved that this system has great military and economic benefits, and widely used.

guidance electronic box, detection system, virtual instrument, data collection

2014年9月7日,

2014年10月29日

尉广军,男,副教授,研究方向:导弹检测与故障诊断。

U169

10.3969/j.issn1672-9730.2015.03.040