摘 要:為解決某彈藥儲存質(zhì)量狀況的檢測問題，基于PXI總線和虛擬儀器的設(shè)計思想，構(gòu)建基于虛擬儀器軟件LabWindows/CVI的測試軟件，設(shè)計并實現(xiàn)了一種新型的檢測系統(tǒng)，介紹了它的基本結(jié)構(gòu)、檢測原理、硬件和測試軟件。與傳統(tǒng)測試系統(tǒng)相比，它具有高速度、高效率、多功能、易操作等優(yōu)點，可達到預(yù)期效果，對彈藥的保障具有重大意義。關(guān)鍵詞:PXI總線; 虛擬儀器; 數(shù)據(jù)采集; LabWindows/CVI

中圖分類號:TN919; TP216文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)15-0050-02

PXI-based Test System for Storage Quality of Certain Ammunition

REN Bo-feng， CHEN Lei， ZHANG Zhi-wei， ZHANG Xue-peng

(Department of Ammunition Engineering， Ordance Engineering College， Shijiazhuang 050003， China)

Abstract: In order to resolve the problems of storage quality of certain ammunition， a test software based on virtual instrument software LabWindows/CVI is developed and a novel test system based on PXI bus is designed and implemented. The basic configuration， test principle， hardware and test software of this system are introduced. Compared with the traditional testing methods， the system， which has the characteristics of high speed， high efficiency， multi-function and is easy to use， achieves the expected purpose and has a great significance in ammunitions support.Keywords: PXI bus; virtual instrument; data acquisition; LabWindows/CVI

0 引 言

某彈藥是一種能夠自動進行目標攻擊的彈藥。其中的電子元件、光電元件、火工品等具有一定的時效性，在儲存過程中，由于震動、溫度變化及內(nèi)部應(yīng)力變化等因素，造成其主要性能指標發(fā)生變化，直接影響彈藥的作戰(zhàn)效能[1]。

因此，必須對其儲存質(zhì)量狀況進行定期檢測，以檢驗其是否滿足技術(shù)指標要求。目前由于該新型彈藥列裝部隊年限較短，尚無相應(yīng)的儲存檢測系統(tǒng)。為此，基于PXI(PCI eXtensions for Instrumentation，PCI在儀器領(lǐng)域的擴展)[2]總線和虛擬儀器的設(shè)計思想，研制了一種新型的檢測系統(tǒng)，論述了該系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、硬件、測試軟件和檢測原理。

1 檢測系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)及檢測原理

1.1 基本結(jié)構(gòu)

從結(jié)構(gòu)上來說檢測系統(tǒng)包括硬件設(shè)備和軟件控制兩部分。根據(jù)被測彈藥各種測試參數(shù)的要求，綜合各種因素，本系統(tǒng)采用美國NI公司的PXI產(chǎn)品作為系統(tǒng)采集設(shè)備來構(gòu)建檢測系統(tǒng)的硬件平臺，并通過運用虛擬儀器軟件LabWindows/CVI編寫測試軟件，完成檢測數(shù)據(jù)的采集、分析處理、結(jié)果顯示、報表生成，最后由打印機將檢測結(jié)果打印出來，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 檢測原理

該彈藥中需要檢測的有電壓、電流、輻射能量和頻率信號。檢測系統(tǒng)工作時，計算機按照測試流程，從電源開始供電時作為計時零點，通過數(shù)據(jù)采集卡依次采集彈藥測試點與相應(yīng)的信號通道的信號，實時監(jiān)測被測點的工作狀態(tài)，同時由計時模塊記錄相關(guān)信號的時間，并送入計算機進行處理，經(jīng)過測試軟件的分析計算和比較判斷，最后顯示檢測結(jié)果。當需要檢測同一點位的多個不同狀態(tài)指標時(電壓、電流、頻率)，可以將信號分成多路，分別輸入到相應(yīng)的測試通道進行檢測;對于需要信號源提供外部激勵信號進行檢測的部件時，通過控制函數(shù)發(fā)生器，向測試通道施加外部激勵信號，同時檢測該通道的信號響應(yīng)[3]。

2 檢測系統(tǒng)的硬件

檢測系統(tǒng)硬件包括工控機、PXI模塊、信號轉(zhuǎn)接模塊、電源模塊和電纜。PXI總線最主要的電氣規(guī)范由PCI總線發(fā)展而來，環(huán)境適應(yīng)性強[4]。PXI模塊主要采用了美國NI公司的基于PXI總線的M系列6251板卡、PXI-PCI8336 MXI-4控制套件、PXI-4070數(shù)字萬用表和PXI-6562函數(shù)發(fā)生器。計算機選用研華科技有限公司生產(chǎn)的工控機，經(jīng)由MXI-4控制套件建立起PCI總線與PXI總線之間的聯(lián)系，通過各個功能卡及總線，完成信號的采集。

M6251板卡集成了模擬輸入、模擬輸出、計數(shù)器/ 定時器和數(shù)字I/O，能提供16路單端、8路差分模擬量輸入通道、2路模擬輸入通道以及24路數(shù)字量輸入和輸出通道，最大轉(zhuǎn)換采樣速率為1.25 MSPS，輸入量程±10 V，其主要任務(wù)是與PXI-4070數(shù)字萬用表配合使用采集待測信號，在開始采集的同時多功能數(shù)據(jù)采集卡內(nèi)部計數(shù)器開始計時，將采集到的信息送入計算機，根據(jù)不同的需要由計算機進行相應(yīng)的計算和處理，完成彈藥的電參數(shù)和時序檢測。在采集信號前需要信號調(diào)理器對某些信號進行衰減或放大，以保證其在數(shù)據(jù)采集卡的允許范圍之內(nèi)。

檢測是屬于靜態(tài)測試，部分元件是不工作的，所以有些待檢測信號需要系統(tǒng)提供激勵信號來產(chǎn)生[5]。此時，通過MXI-4控制器控制函數(shù)發(fā)生器模塊，向測試通道施加外部激勵信號，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡采集響應(yīng)信號，送入計算機進行相應(yīng)處理。信號轉(zhuǎn)接模塊用來完成專用接口和通用接口的轉(zhuǎn)接。在用系統(tǒng)檢測時，該彈藥上的電源沒有激活，需要外部提供26~36 V直流電壓給待檢測彈藥。系統(tǒng)采用DH1718G-4直流穩(wěn)壓源代替彈載電源，此電源有0~36 V可調(diào)直流電壓輸出。檢測系統(tǒng)硬件組成如圖2所示。

圖2 檢測系統(tǒng)硬件組成框圖

3 檢測系統(tǒng)測試軟件

虛擬儀器是綜合運用了計算機技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、標準總線技術(shù)和軟件技術(shù)，代表了測量儀器與自動測試系統(tǒng)的發(fā)展方向[6]。虛擬儀器軟件LabWindows/CVI功能強大、使用靈活，基于C語言平臺用于數(shù)據(jù)采集、分析和表達的測控專業(yè)工具有機的結(jié)合起來。它的集成化開發(fā)環(huán)境、交互式編程方法和豐富的庫函數(shù)大大增強了C語言的功能，是專門為最大化工程師們的工作效率而設(shè)計的[7]。檢測軟件用LabWindows/CVI軟件編寫，在Windows XP系統(tǒng)下工作。配套軟件包括:各模塊驅(qū)動程序、設(shè)備自檢標校軟件、單元/整體測試軟件和系統(tǒng)管理軟件等[8]。整個軟件系統(tǒng)設(shè)計分為人機界面、數(shù)據(jù)采集與處理、系統(tǒng)控制3個模塊，如圖3所示。檢測時首先通過在前臺人機界面的操作，輸入要測試的相關(guān)信息，形成測試流程并調(diào)用相應(yīng)子程序來控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集，然后將采集到的數(shù)據(jù)進行分析處理，最后將處理后的最終結(jié)果生成報表存檔[9]。該檢測系統(tǒng)的測試流程如圖4所示。

圖3 測試系統(tǒng)軟件框圖

圖4 檢測系統(tǒng)的測試流程圖

4 結(jié) 語

該檢測系統(tǒng)基于 PXI 總線，通過虛擬儀器軟件LabWindow/CVI編程，設(shè)計的檢測系統(tǒng)具有高速度、高效率、多功能、易操作等優(yōu)點，方便以后的維護，降低了成本，縮短了開發(fā)周期[10]。與此同時，該系統(tǒng)采用了通用的測試平臺組建數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具有靈活、升級容易、生命力強的特點，可以通過開發(fā)出相應(yīng)的信號轉(zhuǎn)接箱和測試軟件，來擴展其檢測功能。

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