某型测试设备改装技术研究

潘水 郭成统

摘要：为满足某型新装导弹地面检测和维护保障要求，对某型测试设备进行改装，增加对新装型导弹的检测功能，满足维护保障需要。本文研究的重点在于如何实现对该型测试设备的改装，以满足导弹检测需求。

关键词：改装技术；功能扩展；串口通信

Keywords：retrofit technology；function expansion；serial communication

0 引言

某型测试设备是部队内场使用的二级维护检测设备，可用于C型导弹的维护保障。随着新装D型导弹陆续列装部队，迫切需要对该型测试设备进行改装，以增加对D型导弹的检测功能。

本项目是在保持该型测试设备原有功能不变的基础上进行的功能扩展设计，增加D型导弹测试功能，按照设备原有平台的电气、软件、机械接口规范进行专用测试组件的设计。

测试设备改装应最大限度地利用原有测试资源，还应充分结合D型导弹测试需求来开展设计。通过对D型导弹测试项目、参数指标、电缆接口信号、测试原理等资料的分析、消化和吸收，同时借鉴C型导弹的测试方法，对该型测试设备进行了功能扩展设计，可以满足D型导弹的测试需要。

1 系统简介

某型测试设备主要由控制柜、测试台、连接电缆等组成。为满足D型导弹测试需求，增加专用测试组件A，系统组成框图如图1所示。

其中，控制柜和测试台为该型测试设备的组成部分。对控制柜中的设备电源组合、信号转换组合等单元进行设计改装，满足D型导弹测试供电、通信需要。新研制的专用测试组件A主要包括测试组合、电源组合、W11供电电缆、W12通信电缆、7DN14测试电缆和7DN15测试电缆，可完成D型导弹新增项目的检测。利用计算机组合、目标模拟组合、气源组合、制导舱测试组合、7DN7测试电缆等原有资源，共同完成对D型导弹的性能检测。

2 检测项目

D型导弹检测项目共计33项，其中19项与C型导弹检测项目相同，检测时将导弹输出信号通过7DN14和7DN15测试电缆，经专用测试组件A重新分配后，再经7DN7测试电缆送往测试台进行测试；剩余14项检测项目由专用测试组件A内的测试组合来完成。本文重点研究新增14项检测项目的测试原理及方法，被测信号按照类型可以划分为通信信号、模拟信号、数字信号、频率信号，加上系统输出控制信号、自检模拟信号，共6类信号，下面逐一进行设计分析研究。

3 硬件设计

3.1 通信信号电路设计

通信信号电路主要由双串行通信接口芯片MAX203、光耦6N137、三极管2N2222、二极管1N4148和电阻等组成，如图2所示，主要满足上位机与下位机之间的通信，以及上位机与导弹之间的通信，同时兼顾通信数据反相、隔离、电平转换需要。双串行通信接口芯片MAX203完成单片机TTL电平和工控机RS232电平之间的通信转换。由于D型导弹通信信号为12V，所以发送信号（TXD）通过三极管进行驱动，再经过光耦隔离转换成5V信号，最终通过通信接口芯片转换后送给工控机串口进行接收；接收信号（RXD）由工控机串口发送，经通信接口芯片转换成5V信号，再经光耦隔离、三极管驱动转换成12V信号，最终送给D型导弹进行接收。

3.2 模拟信号采样电路设计

模拟信号采样电路主要有交流信号采样电路、直流信号采样电路和基准电压电路组成。

交流电压采样电路主要由电阻、电容、运算放大器LM124、八选一模拟开关CD4051、有效值转换电路AD536、六路电压电平转换器CD4504等组成，如图3所示，完成交流信号的处理、选通、变换和采样。被测交流信号根据其频率特性，分别经低通、高通、带通电路处理，然后通过八选一开关选通后输出，再经过运算放大器隔离，有效值转换电路将交流信号转成成直流信号，最终送给单片机采样口进行采样。

直流信号采样电路主要由分压电阻、采样电阻、运算放大器LM124、双四选一模拟开关CD4052、六路电压电平转换器CD4504等组成，如图4所示，完成直流信号的处理、选通和采样。被测直流信号先经采样电阻，然后通过运算放大器进行放大，再经双四选一模拟开关选通后输出，最终送给单片机采样口进行采集。

为保证模拟信号采样的准确性，设计基准电压电路，在模拟信号采样前先行采样基准电压，作为其他采样电压的基准。定期对基准电压电路进行校准，以保证模拟信号采样的准确性。基准电压电路主要由稳压管TL431B、电位器、电阻及电容组成，如图5所示，通过调整电位器W1可以校准基准电压，完成采样基准电压的标定。

3.3 数字信号转换电路设计

数字信号电平转換电路主要由六缓冲转换器CD4050、六电平转换器CD4504等组成，如图6所示，完成CMOS电压与TTL电压之间的转换。六缓冲转换器CD4050主要实现单片机输出TTL电压（5V）到CMOS电压（11.5V）电压的转换，六电平转换器CD4504实现CMOS电压（11.5V）到单片机输入TTL电压（5V）之间的转换。

3.4 频率信号测量电路设计

频率信号测量电路主要由四双向模拟开关CD4066、比较器LM158及电阻组成，如图7所示。控制信号分时控制模拟开关CD4066来选通被测频率信号，再与比较器参考电压进行比较，之后输出标准的方波信号，供单片机采集。

3.5 控制信号电路设计

控制信号电路包括控制指令隔离驱动电路和控制驱动电路。

控制指令隔离驱动电路主要由光耦TLP521-4、同相驱动器54LS07、排阻等组成，如图8所示，主要完成控制指令的隔离、驱动。同相驱动器可提高单片机输出指令驱动能力，光耦完成控制指令的隔离，不会因为后级电路故障影响单片机正常工作。

控制驱动电路主要由继电器、驱动电路MC1413等组成，如图9所示，主要完成±29V、±27V等的供电控制。

3.6 自检模拟信号电路设计

自检模拟信号电路主要由函数发生器XR2206、运算放大器LM124、电位器、电阻、电容等器件组成，如图10所示。其中，电容C1和电阻R3、电位器W1决定函数发生器信号的频率，通过调节电位器W1可以改变输出频率，产生标准的交流信号，自检时模拟交流信号和频率信号；直流信号由电源和限流电阻组成，自检时模拟直流信号。

4 软件设计

基于该型测试设备软件编程环境的要求，D型导弹上位机测试软件继续使用Microsoft Visual C++ 6.0进行编程，设计和编程按照该型测试设备软件设计规范要求执行。

制导舱测试组合中，下位机程序在保持原程序不变基础上，增加D型导弹测试子程序，完成对红外目标模拟器、气源组合、检测电路的控制，以及对导弹输出信号进行采样等功能，完成D型导弹19项检测项目的检测。

专用测试组件A中下位机程序，根据测试需要，编制D型导弹测试子程序，完成对通信信号、直流信号、交流信号、频率信号的采集，完成控制指令、自检模拟信号的产生，完成D型导弹剩余14项检测项目的检测。

专用测试软件的功能包括D型导弹检测系统自检、D型导弹测试、D型飞行训练弹测试等。

5 调试与试验

在调试过程中不断摸索完善检测方法，根据试验结果修改优化测试方法，科学合理设置测试流程，对测量值进行合格判定，最终实现研制任务书要求的测试功能及打印报表输出。通过17项鉴定试验考核，该型测试设备的改装设计合理、科学，工作稳定、可靠，测试及报表打印功能正常，达到了产品规范的要求。

6 结论

通过对D型导弹检测项目梳理、合理配置测试资源、硬件电路设计、软件编程设计、系统调试、试验等工作，成功实现了D型导弹33项检测项目的测试功能。通过对该型测试设备进行改装，增加了D型导弹检测功能，满足了维护保障需要。该项研究工作使技术人员对测试设备改装有了更深入的了解，可以为其他测试设备改装或研制提供借鉴指导。

參考文献

[1]童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]朱建坤.多功能信号发生电路XR-2206及其应用[J].电子世界，2008（4）.

[3]赵世芳，蒲忠胜.TL431中基准补偿电路[J].现代电子技术，2014，37（6）.