沈 遠 陳維義

（1.4805工廠軍械修理廠 上海 200439）（2.海軍工程大學(xué)兵器工程系 武漢 430033）

1 引言

某激光探測站能實時監(jiān)視戰(zhàn)場環(huán)境中一定波長的激光輻射信號，確定激光輻射源相對于艦艇的舷角和方位角；判定激光輻射源波長；顯示激光輻射源的脈沖數(shù)，并提供音響和燈光告警指示。

該激光探測站由光電部件、顯控臺、連接電纜、檢測設(shè)備和備件組成［1］，其組成及其在艦上的配置如圖1所示。

圖1 某激光探測站組成與布置圖

六個光電部件分別對稱安裝在艦艇上層平臺上，每舷光電部件的視場相互配合，兩舷光電部件可以保證激光探測站始終能全方位實時接收到對其實施的激光輻射，并確定其坐標、波長以及重復(fù)頻率。

顯控臺位于指揮艙室內(nèi)，主要用于控制設(shè)備的工作方式，顯示激光輻射源的各項參數(shù)以及設(shè)備的工作狀態(tài)。

當激光信號通過光電傳感器的接收窗口時，光電傳感器的光電轉(zhuǎn)換模塊將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，并測定出輻射源的方位、仰角、波長以及0.1s內(nèi)的相同坐標的輻射脈沖數(shù)。

該激光探測站是引進裝備，國內(nèi)對其了解不夠深入，維修保障難度很大，有必要結(jié)合激光探測站的工作原理和結(jié)構(gòu)特點，建立一套完整的綜合測試技術(shù)，為激光探測站的維修保障奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)，提高引進裝備的自主保障能力。

2 技術(shù)狀態(tài)檢查技術(shù)

激光探測站技術(shù)狀態(tài)檢查是基層級維護保養(yǎng)的重要內(nèi)容，也是當激光探測站依靠自檢功能不能定位故障部位時，進行故障分析定位的重要手段。

2.1 顯控臺的功能檢查

該探測站用光電部件模擬器和遙測裝置等效件進行顯控臺的功能檢查。光電部件模擬器與顯控臺的連接如圖2所示。光電部件模擬器由電源電路板和信號電路板兩塊板組成，面板上安裝有24位撥碼開關(guān)和電源等開關(guān)。電源電路板給信號電路板提供必須的直流電源，信號電路板則接收撥碼開關(guān)量的輸入，模擬光電部件的遙測信號并保存在內(nèi)部的24位移位寄存器中，在顯控臺提供的同步幀脈沖信號作用下，移位寄存器中保存的24位編碼信息逐位以特定波特率串行發(fā)送到顯控臺，根據(jù)顯控臺上的指示燈顯示和聲響信號的發(fā)生情況判斷其工作是否正常。遙測裝置等效件共有五個，由裝有繼電器和二極管的電路板、圓形殼體和電纜插頭組成，可模擬光電部件的遙測信號，用于判斷發(fā)生故障的光電部件，檢查顯控臺的功能。當激光探測站自檢顯示某光電部件故障時，則斷開相應(yīng)光電部件的連接電纜，將遙測裝置等效件連接到相應(yīng)位置，再次開機自檢正常，說明所斷開的光電部件存在故障。

圖2 光電部件模擬器與顯控臺的連接圖

2.2 探測站的功能檢查

圖3 檢驗部件與探測站的連接圖

激光探測站的功能檢查用檢驗部件進行。檢驗部件由電流脈沖產(chǎn)生電路、脈沖頻率選擇電路、禁止電流脈沖通過電路、控制面板、電源開關(guān)和箱體組成。按照圖3將檢驗部件與激光探測站進行連接，檢驗部件向被測光電部件的八個發(fā)光二極管中的某一個供給電流脈沖，通過變換轉(zhuǎn)換開關(guān)位置后顯控臺的指示燈發(fā)光和脈沖數(shù)顯示情況判斷激光探測站的功能是否正常。依次對六個光電部件進行相同的檢測，即可完成激光探測站的功能檢查。

3 激光探測站整機測試技術(shù)

激光探測站能夠?qū)?.06μm和0.691μm的激光信號進行探測，兩種波長情況下的主要區(qū)別在于光譜敏感范圍不同，其信息處理、顯示等功能基本相同。為此，我們采取用1.06μm激光輻射源在內(nèi)場對激光探測站進行整機測試，對0.691μm只進行功能檢查，從而簡化測試方法。

3.1 便攜式激光輻射源

在日常維護保養(yǎng)、裝備檢修中，利用便攜式激光輻射源可以在艦上向激光探測站發(fā)射波長分別為1.06μm和0.691μm的激光信號，進行激光探測站告警功能性檢查［2］。如圖4所示，便攜式激光輻射源由主控模塊、放大驅(qū)動、激光模塊、發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)、可充電電池組、充電電路、DC／DC模塊和鍵盤顯示器組成。可充電電池組的輸出經(jīng)過DC／DC模塊穩(wěn)壓后給其他各部分電路供電；主控模塊讀取鍵盤的輸入數(shù)據(jù)獲得當前的工作頻率。當按下發(fā)射按鍵時，產(chǎn)生相應(yīng)頻率的振蕩信號，通過放大驅(qū)動模塊放大后送入激光模塊，激光模塊產(chǎn)生調(diào)制激光通過發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)發(fā)射出去。

圖4 便攜式激光輻射源工作原理框圖

將便攜式激光輻射源對準激光探測站的某個光電部件的接收窗口發(fā)射激光，當激光探測站能進行正常告警時，說明其功能正常。

3.2 內(nèi)場測試技術(shù)

激光探測站進廠修理后，如何對其主要戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標和功能進行測試，是修理廠必須面對的問題。激光探測站的測試通常有兩種方法：內(nèi)場測試和外場測試。內(nèi)場測試具有靈活性、可靠性高、保密性強、節(jié)省資源、效費比高、重復(fù)性好等優(yōu)勢［3］；外場測試具有真實性好的優(yōu)點，但測試費用昂貴，重復(fù)性差［4］。綜合考慮二者的優(yōu)缺點，我們優(yōu)先采用內(nèi)場測試技術(shù)。

在內(nèi)場測試時，我們可以采用相似原理［5］，將1.06μm的激光輻射源作為模擬信號源，利用分光光學(xué)系統(tǒng)和束散角調(diào)整裝置對激光的傳播方向、激光束散角、功率密度等進行調(diào)節(jié)，來模擬多個不同輻射特征、不同方位和距離的激光威脅源。

激光探測站內(nèi)場測試系統(tǒng)如圖5所示，該系統(tǒng)由燈泵浦電光調(diào)Q固體激光器或半導(dǎo)體激光器端面泵浦電光調(diào)Q激光器、分光光學(xué)系統(tǒng)和束散角調(diào)整裝置等部件組成［6］。激光器產(chǎn)生1.06μm激光作為信號源，其能量可連續(xù)調(diào)節(jié)，重復(fù)頻率分檔可調(diào)，半導(dǎo)體激光器端面泵浦電光調(diào)Q激光器重復(fù)頻率最高可以達到10KHz；分光光學(xué)系統(tǒng)和束散角調(diào)整裝置則是由具有不同透過率的濾光鏡、束散角功率調(diào)整裝置以及光學(xué)導(dǎo)軌和滑動座組成，主要是調(diào)整激光的傳播方向、傳播方向上的激光輻射強度、激光束散角和功率密度［7］。

利用激光探測站內(nèi)場測試系統(tǒng)可以在內(nèi)場對激光探測站的偵察告警波長、探測靈敏度、動態(tài)范圍、角分辨率、多目標探測能力等主要戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標和功能進行測試［8］。

圖5 激光探測站內(nèi)場測試系統(tǒng)組成示意圖

4 數(shù)字電路板檢測技術(shù)

由于缺乏激光探測站隨裝備件和基地倉儲備件的定期通電檢查設(shè)備，部隊無法遂行備件的定期通電檢查任務(wù)，不能保證備件始終處于完好狀態(tài)。為此，我們研制了激光探測站數(shù)字電路板快速檢測儀。

激光探測站數(shù)字電路板快速檢測儀由硬件模塊和軟件模塊組成，具備64路測試向量發(fā)生和64路響應(yīng)向量觸發(fā)采樣分析功能，數(shù)字電路板功能檢測、故障分析和診斷在計算機上完成，能夠在不大于2min的時間內(nèi)完成一次單板備件檢測，使用操作簡單。

4.1 檢測儀原理

圖6是數(shù)字電路板快速檢測儀的原理圖。我們采用矢量激勵法，由計算機向被測電路板發(fā)送激勵信號，再采集被測板產(chǎn)生的響應(yīng)信號，將待測板的響應(yīng)信號與數(shù)據(jù)庫中存儲的該電路板的標準響應(yīng)信號相比較，根據(jù)比較結(jié)果即可判知當前板功能是否正常，是否存在故障［9］。從測試開始到結(jié)束，貫穿于整個測試過程的就是由多組測試／響應(yīng)向量組成的二進制數(shù)據(jù)序列。

圖6 檢測儀原理示意圖

4.2 檢測儀硬件

數(shù)字電路板快速檢測儀的結(jié)構(gòu)框圖如圖7所示，系統(tǒng)硬件部分由四大模塊組成，分別是程控型測試向量發(fā)生器、程控型邏輯分析儀、程控型測試適配器以及與PC機的通信控制接口。

圖7 數(shù)字電路板快速檢測儀結(jié)構(gòu)框圖

4.3 檢測儀軟件

圖8 檢測儀軟件組成框圖

檢測儀應(yīng)用軟件設(shè)計首先要解決的問題是根據(jù)測試系統(tǒng)的模型、功能與測試過程，確定測試軟件的總體框架、各個功能模塊以及所采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。應(yīng)用軟件的設(shè)計采用模塊化設(shè)計思想以及自頂向下的設(shè)計方法，各功能模塊及它們之間的層次關(guān)系如圖8所示［10］，主要由人機交互模塊、測試向量模塊、響應(yīng)向量模塊、數(shù)據(jù)存取模塊等組成，其中人機交互模塊又分為測試向量發(fā)生器界面和邏輯分析儀界面兩部分；測試向量模塊包含數(shù)據(jù)封裝和數(shù)據(jù)發(fā)送兩個子模塊；響應(yīng)向量采集與讀取、波形顯示與自動比兩個子模塊共同構(gòu)成了響應(yīng)向量模塊；數(shù)據(jù)存取模塊中包含數(shù)據(jù)導(dǎo)入以及數(shù)據(jù)保存。這些功能模塊基本覆蓋了數(shù)字電路板快速檢測儀中常用的各種功能，滿足了測試需要。

5 結(jié)語

某激光探測站是引進裝備，其綜合檢測問題是困擾國內(nèi)裝備保障部門的關(guān)鍵難題。我們結(jié)合多年來對該型裝備的保障經(jīng)驗和技術(shù)積累，對該型裝備的技術(shù)狀態(tài)檢查、整機測試、數(shù)字電路板檢測等問題進行了系統(tǒng)研究，研究成果在部隊和軍械修理廠得到了應(yīng)用，較好地解決了該裝備的維修保障問題。此外，本文的研究成果也可為國產(chǎn)同類裝備的綜合檢測提供借鑒和指導(dǎo)。

［1］某激光探測站技術(shù)文件［M］.趙榮先，譯.北京：海軍裝備論證研究中心翻譯隊，1999，12：3－14.

［2］陳維義.激光探測站近場測試方案研究［M］.中國海軍科技報告，2007，2：27－31.

［3］賈宏進，張繼勇，李金亮，等.激光偵查告警實驗方法研究［R］.秦皇島：電子對抗仿真實驗中心，2002.

［4］郁正德.激光偵查告警設(shè)備實驗方法研究［J］.航天電子對抗，2003（4）：36－39.

［5］趙威，張輝，成斌.激光告警系統(tǒng)威力試驗方法探討［J］.激光技術(shù)，2001，25（6）：433－436.

［6］陳維義.激光輻射源模擬器［R］.中國海軍科技報告，2006，2：4－6.

［7］陳維義，張興良，劉波濤.激光告警系統(tǒng)近場測試技術(shù)研究［J］.測試技術(shù)學(xué)報，2006，6：144－147.

［8］謝海營，陳維義.激光探測站多目標探測能力近場測試新方案［J］.海軍工程大學(xué)學(xué)報，2008（18）：78－82.

［9］姚旺生，程西軍，陳維義.數(shù)字電路板研仿中的電參數(shù)對比方法［C］／／中國造船學(xué)會電子修理學(xué)組第四屆年會既信息裝備保障研討會論文集，2005，10：252－255.

［10］陳維義.某激光探測站數(shù)字電路板快速檢測儀［R］.中國海軍科技報告，2008，2：8－10.