楊姍姍，常塞北，李興隆

(中國人民解放軍第4328工廠軍械裝備技術研究室，山西長治 046011)

0 引言

隨著現代科學技術的發(fā)展，特別是計算機技術、電子技術、信息技術的飛速發(fā)展，現代魚雷的戰(zhàn)術指標和作戰(zhàn)性能得到了大幅度的提升。相應地，其空中姿態(tài)控制裝置［1］的結構也變得日益復雜，系統(tǒng)的整體可靠性與維修性成了關鍵性問題，這就對測試系統(tǒng)提出了更高的要求。

本自動測試系統(tǒng)運用ISA總線技術和虛擬儀器軟件開發(fā)平臺 LabWindows/CVI［2］，設計開發(fā)了基于 ISA 總線［3］的某魚雷空中姿態(tài)控制裝置自動測試和故障診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠完成對某魚雷空中姿態(tài)控制裝置的性能檢測、故障診斷定位、維修指導等，達到系統(tǒng)級、部件級、板卡級三個層次的檢測維修，具有智能化、高效率、易操作、測試精度高、便于擴展等優(yōu)點。

1 某魚雷空中姿態(tài)控制裝置簡介

為確保某魚雷入水后的正常工作，減小魚雷入水時的沖擊載荷，避免魚雷的儀器部件受到損傷，就必須控制該魚雷空中下降的速度和按規(guī)定的程序、時間運行。

該魚雷的空中姿態(tài)控制裝置就是用于該魚雷從直升機上脫離經過n秒后，形成控制其下降速度的指令以及魚雷入水時產生控制其入水的指令。

2 總體設計

本檢測設備的設計遵循以下原則，以使系統(tǒng)功能完善、技術先進、性能優(yōu)良、使用安全、操作簡單、維護方便，并具有一定動態(tài)適應性。從功能上講，要它能夠順利完成某魚雷空中姿態(tài)控制裝置的自動測試任務，具有連續(xù)自動測試、單步測試、自檢、測試結果儲存、打印、顯示等功能。

根據該系統(tǒng)的使命任務要求，“某魚雷的空中姿態(tài)控制裝置測試系統(tǒng)”由工控機、功能模板、檢測電纜和測試與管理軟件4個子系統(tǒng)組成。系統(tǒng)結構及子系統(tǒng)間控制與信息相互關系如圖1所示。

設計思路:利用離散量輸入輸出板卡產生激勵魚雷空中姿態(tài)控制裝置工作所需各種指令及接收其響應的輸出指令信號，信號寬度由時間間隔測量模塊進行測量。時序控制電路產生指令的控制時序，在該時序的作用下，產生相應的指令。

圖1 總體設計方案框圖

3 系統(tǒng)所涉及的各個子硬件功能介紹

3.1 主控計算機

主要由計算機及其外設包括顯示器、鼠標鍵盤，及內部多功能卡等組成。作為系統(tǒng)控制核心，完成各個測試項目的過程控制，過程參數的實時檢測，數據分析，數據庫管理等功能。

3.2 電源

提供魚雷空中姿態(tài)控制裝置輸入供電，通過計算機模擬量輸出，經過電源控制板，控制電源輸出電壓，模擬測試所需的各種供電電壓。

3.3 離散量輸入輸出

離散量接口板卡主要用來實現特征信號(開/27 V、開/地)與計算機接口之間的調理匹配。由于魚雷空中姿態(tài)控制裝置離散量接口的信號特征與標準計算機接口電平之間存在差異，因此對于這一部分信號的輸入輸出模擬需要借助于專門的轉換電路來實現信號的匹配。

3.3.1 開/27 V 輸出

開/27 V輸出主要依靠繼電器控制，通過計算機數據總線送出信號驅動開關管完成繼電器的相關動作。

圖2 開/27 V輸出

3.3.2 開/地輸出

開/地輸出主要依靠繼電器控制，通過計算機數據總線送出信號驅動開關管完成繼電器的相關動作。

3.3.3 開/27 V 輸入

開/27 V輸入采集主要通過光耦來實現，利用光電耦合將開/27 V轉換為標準的TTL電平后再送至計算機端口。

圖3 開/27 V輸入

3.3.4 集電極開路輸入

集電極開路輸入通過光耦來實現，利用光電耦合將開/27 V轉換為標準的TTL電平，再鎖存送至計算機端口進行數據分析。

3.4 時間間隔測量模塊［4］

針對魚雷空中姿態(tài)控制裝置的復雜時序關系，專門研制了計數器/定時器板卡對其進行測量。該板卡采用16路16位計數器/定時器模塊，可執(zhí)行多種計數器/定時器的測量任務，包括事件計數，周期/頻率測量，脈沖寬度測量，脈沖生成以及脈沖序列生成。

3.5 數控電阻模塊

數控電阻模塊用來模擬入水傳感器電阻值，以實現入水指令的相關測試。

圖4 數控電阻模塊

4 測試系統(tǒng)軟件設計

軟件作為整個測試系統(tǒng)的重要組成部分，具有良好的人機界面，可以方便地設置測試條件、選擇測試項目等信息，如果檢測結果有故障，能夠提供準確的故障診斷策略，并且能夠記錄、顯示、打印測試結果。

該測試系統(tǒng)的軟件主要由操作系統(tǒng)(Windows XP)、設備驅動程序、開發(fā)平臺LabWindows/CVI和測試軟件集組成。

LabWindows/CVI是一種高效率的開發(fā)軟件，可以編譯生成獨立運行的測試程序。LabWindows/CVI采用C語言編程，與儀器驅動程序的語言形式相同，便于測試編程工作。LabWindows/CVI還提供了安裝打包手段，可將所有測試程序及驅動軟件打包成可安裝型文件形式，便于用戶安裝使用。

測試程序在軟件平臺之上完成，利用軟件平臺提供的用戶開發(fā)接口開發(fā)測試程序，而不通過設備驅動程序等低層軟件對具體的儀器設備編程。軟件平臺驅動包括硬件接口、儀器驅動程序等與測試資源相關的所有軟件驅動，完成軟件平臺與硬件之間接口驅動。

4.1 測試系統(tǒng)軟件的功能

(1)提供人機交互界面。

(2)具備硬件啟動，初始化自檢，測試指令發(fā)出及硬件控制指令發(fā)出功能。

(3)具備對測試中產品返回的各種狀態(tài)進行監(jiān)測的功能。

(4)具備將讀取到的測試數據進行統(tǒng)計計算的功能。

(5)具備將測試數據轉換為可視化的圖像，繪制為曲線的功能。(6)具備為用戶交互層提供直觀的數據結果顯示功能。(7)具備對測試數據的存儲，查詢，報表，打印，備份等操作的功能。

4.2 測試軟件流程圖

圖5 軟件總流程圖

4.3 測試系統(tǒng)應用

利用本測試系統(tǒng)對魚雷空中姿態(tài)控制裝置進行測試時，首先打開測試系統(tǒng)，用戶登錄后，系統(tǒng)進行自檢，自檢通過后，用轉接電纜將測試系統(tǒng)與被測對象進行物理連接。然后選擇測試項目，進行自動測試。當系統(tǒng)級測試后，判斷部件出現故障時，可以選板級測試模式進行測試，通過測試可以直接定位到出現故障的單元。然后借助輔助測試工具可以直接定位到故障部件。從實際的測試效果來看，本測試系統(tǒng)對魚雷控制裝置能夠較快完成自動測試，故障診斷覆蓋率到90%以上，符合當初的設計要求。

5 結束語

測試系統(tǒng)采用自下而上的設計思想，設備硬件系統(tǒng)采用了基于ISA總線的工控機作為核心，采集、檢測、控制、調理和輔助電路配置在一臺機箱中，具有結構簡單、技術成熟、抗干擾性能良好的優(yōu)點。軟件系統(tǒng)采用開發(fā)效率高、應用功能強大的LabWindows/CVI作為測試軟件的開發(fā)工具，以目前流行的Windows XP作為開發(fā)平臺。程序結構清晰，可讀性強，易于功能擴展。程序的界面圖形化，直觀，友好。使用簡單明了，易于操作，自動化程度較高。完全能夠滿足相關國軍標和修理廠、部隊測試要求。

［1］Katsuhiko Ogata.現代控制工程［M］.第3版.盧伯英，譯.北京:電子工業(yè)出版社，2000.

［2］宋宇峰.LabWindows/CVI逐步深入與開發(fā)實例［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2003.

［3］趙茂泰.智能儀器原理及應用［M］.第2版.北京:電子工業(yè)出版社，2007.

［4］柳愛利，周紹磊.自動測試技術［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2007.