張小玉，范俊峰

（空軍第一航空學(xué)院，河南 信陽(yáng) 464000）

0 引 言

航空火箭武器是目前我國(guó)各型戰(zhàn)斗機(jī)所裝備的主要作戰(zhàn)武器之一，為確保戰(zhàn)斗機(jī)的戰(zhàn)斗力，當(dāng)航箭發(fā)控系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，必須要能夠快速準(zhǔn)確地對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，以達(dá)到盡快維修、恢復(fù)作戰(zhàn)能力的目的。然而原有的檢測(cè)手段對(duì)航箭發(fā)控系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，不僅檢測(cè)精度不高，而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力[1-2]，為解決這些問(wèn)題，研制了一種新型航箭發(fā)控系統(tǒng)檢測(cè)儀。

1 系統(tǒng)硬件組成及特點(diǎn)

航箭發(fā)控系統(tǒng)虛擬檢測(cè)儀的硬件結(jié)構(gòu)由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、轉(zhuǎn)換電路、處理與顯示電路、電纜4部分組成。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1.1 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)

圖1 檢測(cè)儀硬件結(jié)構(gòu)框圖

工業(yè)控制計(jì)算機(jī)部分包括主機(jī)、監(jiān)視器、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)和打印機(jī)等。主機(jī)采用ADVANTECH IPC-610工業(yè)控制計(jì)算機(jī)[3]，它具有無(wú)源底板結(jié)構(gòu)，可提供10個(gè)ISA和2個(gè)PCI插槽。該機(jī)具有較強(qiáng)的擴(kuò)充性、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、防震、防潮、體積小等特點(diǎn)。檢測(cè)過(guò)程中的所有信息均顯示在工作站的屏幕上。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)是檢測(cè)儀的核心，其標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)為選用成熟的硬件產(chǎn)品提供了基礎(chǔ)，避免重復(fù)開(kāi)發(fā)，也便于硬件升級(jí)換代及板級(jí)快速維修。

1.2 轉(zhuǎn)換電路

轉(zhuǎn)換電路主要由自檢電路、發(fā)射器通路檢測(cè)電路、電阻檢測(cè)電路及絕緣性能檢測(cè)電路等組成，用于控制檢測(cè)被檢設(shè)備。

1.2.1 自檢電路

自檢電路由自檢開(kāi)關(guān)、自檢二極管、自檢電阻、穩(wěn)壓管、驅(qū)動(dòng)器等組成。其工作原理是：連接好電源電纜，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，電流經(jīng)電源開(kāi)關(guān)、電阻、電源燈回路，電源指示燈亮。按下自檢按鈕，電流經(jīng)自檢開(kāi)關(guān)、自檢二極管、自檢電阻、發(fā)光管回路，所有指示燈亮，說(shuō)明電路正常，松開(kāi)自檢按鈕，指示燈滅；同時(shí)微處理器對(duì)自檢結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。

1.2.2 發(fā)射器通路檢測(cè)電路

通路檢測(cè)電路由檢測(cè)二極管、檢測(cè)電阻、微處理器、接口擴(kuò)展芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)碼管等組成。其工作原理是：用與被檢發(fā)射器對(duì)應(yīng)的控制電纜和檢測(cè)電纜將主機(jī)與發(fā)射器相連。連接好電源電纜，打開(kāi)電源電門(mén)，電源指示燈亮。按下檢測(cè)按鈕，波段開(kāi)關(guān)放在空檔位置，對(duì)應(yīng)線(xiàn)路導(dǎo)通指示燈亮，說(shuō)明對(duì)應(yīng)該線(xiàn)路導(dǎo)通，松開(kāi)按鈕，導(dǎo)通指示燈滅；同時(shí)，處理與顯示電路完成統(tǒng)計(jì)處理，將每部分檢測(cè)結(jié)果儲(chǔ)存并將最終結(jié)果通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)，按壓查詢(xún)按鈕，可查出每一線(xiàn)路的具體情況，按下清零按鈕，數(shù)碼管回零，為下一項(xiàng)檢測(cè)做準(zhǔn)備。

該檢測(cè)儀要對(duì)幾十種發(fā)射器的幾百條線(xiàn)路進(jìn)行檢測(cè)，就必須解決故障的快速定位問(wèn)題，以便在實(shí)際應(yīng)用中能迅速找出并排除故障。為解決這一問(wèn)題，該檢測(cè)儀采用故障樹(shù)模式[4-5]對(duì)發(fā)射器中所有可能故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，使每一線(xiàn)路的可能故障都能顯示出來(lái)，使用時(shí)可快速確定故障位置。

1.2.3 電阻檢測(cè)電路

通路電阻阻值檢測(cè)電路由三用表、撥動(dòng)開(kāi)關(guān)等組成。工作原理是：用與被檢發(fā)射器對(duì)應(yīng)的控制電纜和檢測(cè)電纜將主機(jī)與發(fā)射器相連，將5個(gè)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)置空檔位，斷開(kāi)電源；檢測(cè)線(xiàn)路時(shí)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)分別置于對(duì)應(yīng)線(xiàn)路檔位，讀出各電阻值，即為對(duì)應(yīng)線(xiàn)路的通路阻值。

1.2.4 絕緣性能檢測(cè)電路

絕緣性能檢測(cè)電路由高阻表、撥動(dòng)開(kāi)關(guān)等組成。高阻表原理電路如圖2所示。

總體檢測(cè)：用與被檢發(fā)射器對(duì)應(yīng)的檢測(cè)電纜將主機(jī)與發(fā)射器相連，斷開(kāi)電源，將高阻表的一個(gè)檢測(cè)夾與對(duì)應(yīng)的接線(xiàn)柱連接好，另一個(gè)檢測(cè)夾與發(fā)射器殼體相連。按下高阻表檢測(cè)按鈕，絕緣阻值應(yīng)大于20MΩ，說(shuō)明絕緣性能良好。

圖2 高阻表原理電路

單線(xiàn)檢測(cè)：總體檢測(cè)發(fā)現(xiàn)故障時(shí)，將高阻表的一個(gè)檢測(cè)夾與對(duì)應(yīng)的接線(xiàn)柱連接好，另一個(gè)檢測(cè)夾與發(fā)射器殼體相連，將5個(gè)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)置空檔位，檢測(cè)線(xiàn)路電阻時(shí)將撥動(dòng)開(kāi)關(guān)分別置于對(duì)應(yīng)檔位，按下高阻表檢測(cè)按鈕，絕緣阻值應(yīng)大于20MΩ。

同時(shí)采用直流升壓技術(shù)，在測(cè)量絕緣電阻模塊中將9V直流電經(jīng)過(guò)直流升壓達(dá)到500V，利用選鈕通過(guò)分離電路輸出，保證了500V高壓的穩(wěn)定輸出，實(shí)現(xiàn)了發(fā)射器絕緣性能的精確測(cè)量。

1.3 處理與顯示電路

處理與顯示電路主要由微處理器、接口擴(kuò)展芯片、靜態(tài)存儲(chǔ)器、電擦除器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、穩(wěn)壓管、驅(qū)動(dòng)器等組成，用于處理和顯示檢測(cè)結(jié)果。

1.4 電 纜

電纜包括控制電纜、檢測(cè)電纜和電源電纜?？刂齐娎|用于連接主機(jī)和發(fā)射器與飛機(jī)連接端插頭，檢測(cè)電纜用于連接主機(jī)和發(fā)射器下端面連接端插頭。

2 軟件程序設(shè)計(jì)

該檢測(cè)儀軟件是在Windows環(huán)境下用Visual C++開(kāi)發(fā)的，具有友好清晰的圖形用戶(hù)界面。檢測(cè)儀所需要的各種功能分門(mén)別類(lèi)地放在窗口的下拉式菜單和按鈕中，用戶(hù)不必記憶每個(gè)任務(wù)所需的具體的命令，只需用鼠標(biāo)點(diǎn)按相應(yīng)按鈕即可。

檢測(cè)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)[6-8]，主要模塊包括系統(tǒng)維護(hù)、項(xiàng)目檢測(cè)、結(jié)果處理等，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

其中系統(tǒng)維護(hù)模塊主要包括系統(tǒng)自檢、傳感器在線(xiàn)標(biāo)定等內(nèi)容。系統(tǒng)自檢程序可檢測(cè)電源、接口卡、開(kāi)關(guān)、傳感器等硬件的設(shè)置及工作狀態(tài)；傳感器標(biāo)定子模塊供用戶(hù)在規(guī)定的校驗(yàn)期限或特殊情況下對(duì)傳感器進(jìn)行重新標(biāo)定。項(xiàng)目檢測(cè)模塊是檢測(cè)程序的核心，主要負(fù)責(zé)各檢測(cè)項(xiàng)目的工況狀態(tài)建立、檢測(cè)參數(shù)采集、檢測(cè)數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容，并提供單項(xiàng)檢測(cè)、自動(dòng)檢測(cè)等不同的檢測(cè)方法。結(jié)果處理和其他模塊主要完成檢測(cè)結(jié)果的規(guī)范化、報(bào)表生成、存檔、查詢(xún)及打印等功能。

圖3 程序部分組成框圖

由于在該軟件設(shè)計(jì)中采用了虛擬儀器技術(shù)，所有系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)都由虛擬儀表在屏幕上實(shí)時(shí)顯示，這樣就使檢測(cè)儀具有雙余度監(jiān)控界面，操作簡(jiǎn)單，并提高了檢測(cè)儀的可靠性和維護(hù)性。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 標(biāo)準(zhǔn)接口及總線(xiàn)技術(shù)

由于被診斷的航箭發(fā)控系統(tǒng)的種類(lèi)較多，只有利用接口技術(shù)和不同類(lèi)型的總線(xiàn)才有利于系統(tǒng)的通用化，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用和靈活升級(jí)。為此，本儀器采用了標(biāo)準(zhǔn)接口及總線(xiàn)技術(shù)，它利用GPIB總線(xiàn)或RS-232總線(xiàn)使自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)能夠方便地與智能儀器連接，實(shí)現(xiàn)信息的傳遞和資源共享，使系統(tǒng)向模塊化、規(guī)范化、綜合化和自動(dòng)化方向發(fā)展。

3.2 基于數(shù)據(jù)融合思想的故障檢測(cè)技術(shù)

在航箭發(fā)控系統(tǒng)的測(cè)試或修理過(guò)程中，故障檢測(cè)是裝置修理得以順利完成的前提和重要保證。由于檢測(cè)過(guò)程是在設(shè)備修前或修后的狀態(tài)下（不拆卸機(jī)件外殼）進(jìn)行的，所獲得的數(shù)據(jù)均是設(shè)備相應(yīng)性能指標(biāo)數(shù)據(jù)。因此，單一項(xiàng)目的測(cè)試數(shù)據(jù)不能完全表征設(shè)備發(fā)生故障的模塊。為此，采用了基于數(shù)據(jù)融合思想的故障檢測(cè)技術(shù)，其檢測(cè)機(jī)理的分析流程如圖4所示。

這樣就可以使系統(tǒng)在測(cè)量樣本數(shù)有限的情況下，根據(jù)一定的判別法則[9]，識(shí)別出最可能的故障模塊。同時(shí)還結(jié)合計(jì)算機(jī)軟件編程技術(shù)、數(shù)據(jù)的交叉調(diào)用和鏈接技術(shù)，開(kāi)發(fā)出故障檢測(cè)的軟件模塊嵌入軟件平臺(tái)，從而為維修人員提供電臺(tái)維修的合理方法和措施，以提高維修效率和水平。

3.3 FIFO技術(shù)

圖4 故障檢測(cè)流程圖

FIFO就是在采集板卡上設(shè)有先進(jìn)先出寄存器。系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)暫時(shí)存放在FIFO中，當(dāng)數(shù)據(jù)存到FIFO空間的1/2時(shí)，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)后，以?xún)?nèi)存I/O方式將數(shù)據(jù)傳送至其他內(nèi)存中。使用FIFO技術(shù)可以使系統(tǒng)有兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：一是有利于在Windows環(huán)境下編程；二是由于申請(qǐng)中斷時(shí)FIFO仍有1/2空間可繼續(xù)存放采集的數(shù)據(jù)，CPU有一段緩沖時(shí)間。這樣既保證了所采集的數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)不會(huì)因CPU忙未及時(shí)響應(yīng)而造成數(shù)據(jù)丟失，又提高了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的可靠性。

4 結(jié)束語(yǔ)

在本檢測(cè)儀的研制過(guò)程中，充分優(yōu)化軟件、硬件資源，并設(shè)計(jì)了一套集專(zhuān)用功能和通用功能于一體的航箭發(fā)控系統(tǒng)虛擬檢測(cè)儀，可用于檢測(cè)各種型號(hào)發(fā)射器電路的通斷、線(xiàn)路電阻和絕緣性能。

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