張萬(wàn)發(fā)，陳 雷，單體強(qiáng)

（軍械工程學(xué)院 彈藥工程系，河北 石家莊 050003）

在智能彈藥內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，電纜在為控制器、探測(cè)器和安全起爆裝置等部件供電及各部件間的信號(hào)傳輸過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。長(zhǎng)期儲(chǔ)存過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)電纜絕緣材料的老化現(xiàn)象，老化嚴(yán)重時(shí)易使相鄰芯線(xiàn)間短路，以致電源供給或信號(hào)傳輸混亂，甚至還可能危及試驗(yàn)人員生命安全。為保證彈藥安全正常工作，需對(duì)電纜進(jìn)行適時(shí)檢測(cè)。當(dāng)前絕緣電阻測(cè)試的方法主要有串聯(lián)法、并聯(lián)法、電壓比法、電橋法、充放電法等幾種，普遍存在測(cè)試效率低、精度差的缺點(diǎn)[1]。

在智能彈藥光電參數(shù)靜態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)中，結(jié)合電纜檢測(cè)需求，設(shè)計(jì)基于PXI總線(xiàn)技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)的電纜檢測(cè)模塊，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜相關(guān)參數(shù)的測(cè)量、實(shí)時(shí)顯示測(cè)試結(jié)果、對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行記錄及根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)電纜質(zhì)量狀況進(jìn)行評(píng)估的需要，配合其他模塊完成對(duì)智能彈藥光電參數(shù)的靜態(tài)檢測(cè)。

1 檢測(cè)模塊構(gòu)成

模塊主要完成對(duì)智能彈藥電纜同軸芯線(xiàn)連接狀態(tài)及不同芯線(xiàn)間絕緣電阻的測(cè)試。為實(shí)現(xiàn)所需功能，模塊應(yīng)主要滿(mǎn)足以下要求：

1）高效完成對(duì)待測(cè)電纜相關(guān)參數(shù)的測(cè)試，并將測(cè)試結(jié)果通過(guò)軟件測(cè)試界面顯示。

2）可對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行整理、存檔、分析，由測(cè)試結(jié)果對(duì)被測(cè)電纜性能進(jìn)行評(píng)估。

結(jié)合測(cè)試指標(biāo)需求，設(shè)計(jì)圖1所示檢測(cè)模塊總體結(jié)構(gòu)框架。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of the cable test system

2 檢測(cè)模塊工作原理及硬件設(shè)計(jì)

2.1 電纜測(cè)試模塊工作原理

測(cè)量原理如圖2所示，將電纜兩端通過(guò)適配接口與適配器相連，多路開(kāi)關(guān)一端與萬(wàn)用表相連，另一端與電纜芯線(xiàn)相連，利用程序控制相應(yīng)開(kāi)關(guān)的通斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)芯線(xiàn)相關(guān)參數(shù)的測(cè)量，以評(píng)估待測(cè)電纜是否符合彈藥正常工作需求：電纜芯線(xiàn)直流電阻≤0.2Ω/芯（包括電纜導(dǎo)線(xiàn)、兩端插座插針電阻及插針和導(dǎo)線(xiàn)的焊接電阻）；芯線(xiàn)間絕緣電阻在20%～80%濕度條件下應(yīng)≥20 MΩ。

圖2 檢測(cè)模塊原理圖Fig.2 Test principle of detection module

2.2 檢測(cè)模塊基礎(chǔ)硬件配置分析

檢測(cè)模塊利用PXI總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)各模塊與控制計(jì)算機(jī)間的通信。硬件部分主要包括控制計(jì)算機(jī)、PXI總線(xiàn)儀器以及其它相關(guān)附屬硬件設(shè)備等，檢測(cè)模塊采用圖3所示資源[3]。

圖3 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Structure diagram of the hardware system

其中主控制器可實(shí)現(xiàn)對(duì)各模塊的實(shí)時(shí)控制，并對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。19芯電纜通過(guò)適配接口，1～19號(hào)芯線(xiàn)一端分別與PXI-2527多路開(kāi)關(guān)通道ch0～ch18相連，另一端分別與通道ch32～ch50相連，com0、com1則分別與萬(wàn)用表PXI-4070測(cè)電阻對(duì)應(yīng)端口相連[4]。多路開(kāi)關(guān)和萬(wàn)用表通過(guò)PXI總線(xiàn)與控制計(jì)算機(jī)相連，利用程序控制相應(yīng)開(kāi)關(guān)的通斷，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)用表對(duì)待測(cè)芯線(xiàn)連通狀態(tài)及不同芯線(xiàn)間絕緣狀態(tài)的測(cè)量，并對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，通過(guò)人機(jī)交互界面顯示萬(wàn)用表測(cè)試結(jié)果[5]。其中PXI-2527多路開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 PXI-2527多路開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖Fig.4 Structure diagram map of the PXI-2527 multiplexer

3 模塊的軟件設(shè)計(jì)

測(cè)試軟件是整個(gè)電纜檢測(cè)模塊的核心，檢測(cè)模塊的正常工作依賴(lài)于測(cè)試軟件的良好控制。依據(jù)測(cè)試軟件的設(shè)計(jì)規(guī)范、硬件連接狀況和實(shí)驗(yàn)方案需要，在LabWindows/CVI環(huán)境下開(kāi)發(fā)軟件，主要測(cè)試流程如下。

直流電阻測(cè)試：閉合多路開(kāi)關(guān)通道ch0和ch32，測(cè)量芯線(xiàn)1的直流電阻。斷開(kāi)通道ch0和ch32，閉合通道ch1和ch33，測(cè)量芯線(xiàn)2的直流電阻。斷開(kāi)通道ch1和ch33，閉合通道ch2和ch34，測(cè)量芯線(xiàn)3的直流電阻?！瓟嚅_(kāi)通道ch17和ch49，閉合通道ch18和ch50，測(cè)量芯線(xiàn)19的直流電阻。

絕緣電阻測(cè)試：閉合多路開(kāi)關(guān)通道ch0后，依次閉合、斷開(kāi)通道ch33～ch50，測(cè)量芯線(xiàn)1分別與芯線(xiàn)2～19間的絕緣電阻。斷開(kāi)通道ch0，依次閉合、斷開(kāi)多路開(kāi)關(guān)通道ch34～ch50，測(cè)量芯線(xiàn)2分別與芯線(xiàn)3～19間的絕緣電阻。斷開(kāi)通道ch1，依次閉合、斷開(kāi)多路開(kāi)關(guān)通道ch35～ch50，測(cè)量芯線(xiàn)3分別與芯線(xiàn)4～19間的絕緣電阻?！瓟嚅_(kāi)通道ch16，閉合多路開(kāi)關(guān)通道ch17后，閉合通道ch50，測(cè)量芯線(xiàn)18與芯線(xiàn)19間的絕緣電阻[6]。

萬(wàn)用表將測(cè)試結(jié)果實(shí)時(shí)傳輸給控制計(jì)算機(jī)，通過(guò)人機(jī)交互界面顯示。

4 模塊設(shè)計(jì)關(guān)鍵及解決方法

1）測(cè)量絕緣電阻的可行性

檢測(cè)模塊主要通過(guò)程序控制相應(yīng)多路開(kāi)關(guān)通道通斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)通信電纜絕緣電阻的檢測(cè)。合理設(shè)置多路開(kāi)關(guān)閉合、斷開(kāi)延遲時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣電阻的測(cè)試。

2）測(cè)試精度

經(jīng)對(duì)待測(cè)參數(shù)指標(biāo)分析，六位半PXI-4070萬(wàn)用表的電阻測(cè)量最高分辨率達(dá)到0.1mΩ，量程達(dá)到100MΩ，可滿(mǎn)足檢測(cè)試驗(yàn)要求，即電纜芯線(xiàn)直流電阻≤0.2Ω/芯，芯線(xiàn)間絕緣電阻在20%～80%濕度條件下應(yīng)≥20MΩ。

3）檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)性?xún)r(jià)比

電纜檢測(cè)模塊與相關(guān)參數(shù)測(cè)試模塊共同完成對(duì)智能彈藥光電參數(shù)靜態(tài)檢測(cè)。相比傳統(tǒng)檢測(cè)方案，檢測(cè)模塊整體價(jià)格昂貴，卻可保證對(duì)電纜相關(guān)參數(shù)測(cè)試的高效、精確，設(shè)計(jì)模塊以實(shí)現(xiàn)對(duì)多種智能彈藥通信電纜的測(cè)試，可提高檢測(cè)模塊性?xún)r(jià)比。

5 結(jié)束語(yǔ)

基于PXI總線(xiàn)技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)的電纜檢測(cè)模塊，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜待測(cè)參數(shù)的自動(dòng)測(cè)量、實(shí)時(shí)顯示測(cè)試結(jié)果、對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行記錄及根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)電纜質(zhì)量狀況進(jìn)行評(píng)估的需要。測(cè)試效率高，精確度高，維護(hù)、升級(jí)方便。

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