郝云虎，張 瑜，任常斌，張賢周

(中國(guó)人民解放軍第四三二八工廠，山西長(zhǎng)治 046011)

0 引言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，大量高新技術(shù)成果已應(yīng)用到武器裝備系統(tǒng)，使武器裝備日益復(fù)雜。為了保障武器系統(tǒng)的可靠性、維修性和戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能，發(fā)揮其應(yīng)有的戰(zhàn)斗力，傳統(tǒng)的人工檢測(cè)維護(hù)手段已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代化武器系統(tǒng)的保障要求，軍用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)已經(jīng)逐步成為武器系統(tǒng)可靠運(yùn)行的必要保證［1］。

同時(shí)，現(xiàn)代電子測(cè)試技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息處理技術(shù)、和儀器儀表技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，成為推動(dòng)軍用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、測(cè)試方法、測(cè)試技術(shù)不斷進(jìn)步的強(qiáng)大動(dòng)力。各種各樣的電子測(cè)試技術(shù)已廣泛應(yīng)用于武器系統(tǒng)的研制、生產(chǎn)、儲(chǔ)存和維修等各個(gè)環(huán)節(jié)之中。自動(dòng)檢測(cè)的手段和水平已成為衡量維修現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志，因此，自動(dòng)測(cè)試設(shè)備和自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的研究已成為世界各國(guó)發(fā)展的重點(diǎn)［2］。

1 硬件設(shè)計(jì)與信號(hào)調(diào)理

在開(kāi)發(fā)一項(xiàng)武器設(shè)備的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)之前，要先對(duì)該設(shè)備進(jìn)行摸透分析，搞清楚對(duì)其測(cè)試所需的激勵(lì)信號(hào)和需要測(cè)試的測(cè)試項(xiàng)目，然后寫(xiě)出報(bào)告，通過(guò)研究在市場(chǎng)上采購(gòu)所需要的信號(hào)源、直流電源、交流電源、所需的板卡(如采集卡)或工控機(jī)等。然后設(shè)計(jì)出對(duì)激勵(lì)信號(hào)和測(cè)試信號(hào)的調(diào)理電路，供設(shè)備工作和采集板卡所用，俗稱適配器，它的作用是激勵(lì)信號(hào)和測(cè)試信號(hào)的中轉(zhuǎn)站，信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)理達(dá)到各方所用精度指標(biāo)要求。

測(cè)試信號(hào)和激勵(lì)信號(hào)按信號(hào)特征可分為開(kāi)關(guān)量信號(hào)、模擬量信號(hào)、數(shù)字量信號(hào)、脈沖量信號(hào)、微波信號(hào)和數(shù)字通訊信號(hào)等六大類，所以在開(kāi)發(fā)一個(gè)測(cè)試項(xiàng)目研究前要充分的分析項(xiàng)目需求［3］。

適配器調(diào)理單元是測(cè)試平臺(tái)與被測(cè)部件的連接，主要完成測(cè)試信號(hào)的調(diào)理作用。由于測(cè)試過(guò)程中輸入輸出的信號(hào)較多，信號(hào)種類比較復(fù)雜，適配器要盡量滿足被測(cè)電子設(shè)備的各種類型，所以適配器要有通用性和可靠性，設(shè)計(jì)采用模塊化、便攜化的思想，對(duì)測(cè)試平臺(tái)資源進(jìn)行合理的整理與優(yōu)化組合。適配器單元主要由繼電器開(kāi)關(guān)矩陣單元、模擬信號(hào)濾波單元、模擬信號(hào)調(diào)理單元(放大等)、數(shù)字信號(hào)隔離單元、適配器自檢單元以及接口單元組成，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。圖2是某運(yùn)算放大器放大電路，通過(guò)此電路兩級(jí)放大就可以達(dá)到很高的電壓增益和很寬的共模及差模輸入電壓范圍。適配器單元在綜合被測(cè)設(shè)備的類型和特征的基礎(chǔ)上，通過(guò)更換不同測(cè)試電纜及轉(zhuǎn)接器來(lái)完成對(duì)被測(cè)電子設(shè)備各型號(hào)的測(cè)試，并為故障診斷提供數(shù)據(jù)支撐。

圖1 適配器硬件組成及信號(hào)流向圖

圖2 某運(yùn)算放大電路基本接線圖

2 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

LabVIEW是一種基于G(Graphic)語(yǔ)言的圖形編程開(kāi)發(fā)環(huán)境，擁有所有編程環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)功能，如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)和事件處理以及內(nèi)置編譯器。它采用數(shù)據(jù)流編程方式，其核心概念就是“軟件即是儀器”，即虛擬儀器的概念，具有界面友好、操作簡(jiǎn)便和開(kāi)發(fā)周期短效率高等特點(diǎn)，廣泛干應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)的仿真、數(shù)據(jù)采集、儀器控制、測(cè)量分析和數(shù)據(jù)顯示等方面。同時(shí)LabVIEW繼承了高級(jí)編程語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)化和模塊化編程的優(yōu)點(diǎn)，支持模塊化與層次化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了程序的可讀性。

LabVIEW平臺(tái)集成了程序開(kāi)發(fā)所需的用戶界面編程工具和測(cè)試應(yīng)用開(kāi)發(fā)所需的各種測(cè)控界面開(kāi)發(fā)、測(cè)試硬件控制、數(shù)據(jù)采集而后信息處理的軟件包，還提供了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的支持能力，為開(kāi)發(fā)人員提供了一個(gè)理想的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)［4］［5］。

LabVIEW具有以下四個(gè)優(yōu)點(diǎn):

(1)現(xiàn)成的代碼庫(kù)，可以輕松地集成分離儀器、數(shù)據(jù)采集、運(yùn)動(dòng)控制、圖像處理、GPIB、或者串口設(shè)備以及PLC等等構(gòu)成一個(gè)完整的測(cè)試測(cè)量及自動(dòng)化的解決方案;

圖3 測(cè)試軟件基本構(gòu)成圖

3 總體聯(lián)調(diào)

在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，硬件的采購(gòu)、適配器的設(shè)計(jì)和軟件初始設(shè)計(jì)是同時(shí)進(jìn)行的，當(dāng)硬件采購(gòu)?fù)瓿刹⒋_定滿足使用要求;適配器設(shè)計(jì)完成并調(diào)試成功，而且正確無(wú)誤;軟件采集、跟蹤、顯示、模擬發(fā)送等模塊設(shè)計(jì)完成后，就可以軟件和硬件聯(lián)合起來(lái)，再接上被測(cè)電子部件按照最初的測(cè)試要求一項(xiàng)一項(xiàng)的總體聯(lián)調(diào)，聯(lián)調(diào)成功后，硬件配置在機(jī)箱內(nèi)，軟件封裝，這樣基本上一臺(tái)關(guān)于電子設(shè)備的測(cè)試系統(tǒng)就完成了。在整個(gè)調(diào)試過(guò)程要注意被測(cè)件與適配器模擬量和數(shù)字量的匹配、接地等問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前為滿足武器裝備的維修保障要求，軍用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)將沿著模塊化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展，同時(shí)加大使用各種新技術(shù)的力度。在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)自動(dòng)測(cè)試設(shè)備將注重綜合和專用的有機(jī)結(jié)合，向小型化和通用化方向發(fā)展;向設(shè)計(jì)驗(yàn)證、生產(chǎn)檢測(cè)、診斷維修一體化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展;同時(shí)測(cè)試軟件工程化，采用統(tǒng)一的測(cè)試軟件平臺(tái)［6］。綜上所述，基于LabVIEW

(2)信號(hào)分析和處理功能，包括曲線擬合、插補(bǔ)、FFT、信號(hào)發(fā)生概率和統(tǒng)計(jì)、時(shí)頻域分析和數(shù)字信號(hào)處理等等;

(3)LabVIEW包括很多數(shù)據(jù)顯示工具，波形圖和三維圖表顯示等等;

(4)附加工具包:信號(hào)分析處理工具包、聲音振動(dòng)工具包、分析工具包等等;

(5)不需要預(yù)先編譯就存在語(yǔ)法檢測(cè)和調(diào)試過(guò)程使用的數(shù)據(jù)探針。

自動(dòng)測(cè)試設(shè)備利用LabVIEW平臺(tái)對(duì)硬件設(shè)備的控制能力和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取分析的能力，將計(jì)算機(jī)硬件資源與儀器硬件有機(jī)地融合為一體，實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件設(shè)備的控制以及數(shù)據(jù)的采集、分析、處理、存儲(chǔ)及動(dòng)態(tài)顯示等功能?；贚abVIEW的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的軟件構(gòu)成如圖3所示。圖4為已研制成功的某型舵系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試軟件前面板圖。平臺(tái)的武器系統(tǒng)的測(cè)試設(shè)備研究開(kāi)發(fā)非常切合未來(lái)軍用武器裝備的維修保障要求，它也正在該方面研究中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，并且它將廣泛應(yīng)用于武器裝備測(cè)試和控制工程當(dāng)中。

圖4 某型舵系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試軟件前面板圖

［1］張毅剛，彭喜元，喬立巖，等.計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)試［M］.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006.

［2］張波，陳巖申，張桂芝.外軍電子自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展情況研究［J］.計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2002，10(1):1－4.

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［4］張桐，陳國(guó)順，王正林.精通LabvIEW程序設(shè)計(jì)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2008.

［5］賀良華，王洪亮，王洪雷.基于labvIEW的虛擬信號(hào)發(fā)生器的研究與實(shí)現(xiàn)［J］，計(jì)算機(jī)測(cè)試與控制，2009，(9):1866－1868.

［6］曲東才.國(guó)外軍用測(cè)試技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)轉(zhuǎn)趨勢(shì)［J］.國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，1999，(4):4－5.