孫合勇SUN He-yong

（青島四三零八機械廠，青島 266011）

1 概述

某型產(chǎn)品是為滿足遠航程、精確打擊等使用需求研制的，具有電動力、主動式電磁非觸發(fā)引信及觸發(fā)引信特點的先進產(chǎn)品。引信系統(tǒng)功能的正常與否直接決定產(chǎn)品使命任務的成敗，而引信發(fā)射機的性能是引信系統(tǒng)能否正常工作的基礎。

目前引信發(fā)射機的檢測只能使用純阻性負載進行測試，只能定性檢測引信發(fā)射機部分工作狀態(tài)，無法真實反映引信發(fā)射機裝配至產(chǎn)品上實際使用的工作狀態(tài)。且檢測需外接電源、檢測儀表，人工連接較多線纜，測試不便，不利于產(chǎn)品實戰(zhàn)調(diào)試保障急需。為解決上述問題，設計研究一種新型的引信發(fā)射機檢測系統(tǒng)，模擬真實產(chǎn)品感性負載，采用集成化設計，實現(xiàn)負載類型和檔位自由化選擇，檢測引信發(fā)射機在產(chǎn)品上的真實工作參數(shù)，并具有兼容性和擴展性，以滿足對該系列產(chǎn)品的實用、機動、迅速修理保障需要。

2 主要設計要求

2.1 主要功能

根據(jù)引信發(fā)射機檢測需要，引信發(fā)射機檢測系統(tǒng)需具備以下功能。

①具有檢測并顯示發(fā)射機工作電源直流電壓功能；

②具有檢測并顯示發(fā)射機工作電源直流電流功能；

③具有檢測并顯示發(fā)射機工作輸出頻率功能；

④具有檢測并顯示發(fā)射機輸出負載交流電流功能；

⑤具有檢測并顯示發(fā)射機整流后正、負直流電壓功能；

⑥具有負載選擇功能，可在純阻負載和感性負載之間切換；

⑦具有檢測輻射電壓功能；

⑧具有過流過壓自動斷電保護功能。

2.2 技術要求

①內(nèi)置電源：30V±2V，10A；

②內(nèi)置純阻負載0～100Ω，1000W；

③感性負載模擬裝置，電感電阻為4.8±0.48Ω，電感；

④直流電壓測量范圍：0～199.99V，基本誤差為±2%；

⑤直流電流測量范圍：0～10A，基本誤差為±2.5%；

⑥交流電流測量范圍：0～3A，基本誤差為±5%；

⑦交流電壓測量范圍：0～600V；

⑧頻率測量范圍：0～1000Hz，基本誤差為±1Hz。

2.3 使用環(huán)境要求

①環(huán)境溫度：0℃～40℃；

②相對濕度：≤80%；

③供電電源：220V±10%，50Hz；

④無劇烈震動和機械沖擊；

⑤無強電磁場干擾；

⑥允許連續(xù)使用。

3 設計方案

3.1 設計原則

①不影響產(chǎn)品引信發(fā)射機性能指標和安全性要求；

②發(fā)射機檢測系統(tǒng)應具備耐用性、高可靠性，組部件、元器件及機械加工工藝選用經(jīng)過實踐長期驗證的成熟器件以及加工工藝；

③盡可能采用標準化、模塊化設計；

④根據(jù)引信發(fā)射機檢測系統(tǒng)使用環(huán)境要求和移動性使用要求，采用防潮、防震、防腐蝕的設計原則；

⑤應具備裝配、操作和維修的便利性；

⑥優(yōu)化設計，合理布局，小型化設計，盡量降低重量并減小體積，便攜性和可操作性強；

⑦感性負載模擬裝置按照產(chǎn)品輻射器的方位進行布局，以真實反應引信發(fā)射機的實際工作狀態(tài)；

⑧實現(xiàn)直流電源、純阻負載器、感性負載模擬裝置、測量儀表的集成和功能上的擴展，在真實、準確測試發(fā)射機工作參數(shù)的前提下，提高工作效率和實用性。

3.2 設計思路

利用產(chǎn)品輻射器按照真實布局制作感性負載模擬裝置，最大程度真實反映發(fā)射機實際工作狀態(tài)。采用內(nèi)置直流電源模塊代替直流穩(wěn)壓電源設備，采用內(nèi)置測量儀表，采用內(nèi)置純阻負載代替滑動變阻器，設置純阻負載、感性負載兩個選擇，并在選擇純阻負載時可根據(jù)需要選擇不同阻值的檔位進行測試。在負載上設置熔斷器實現(xiàn)過流、過壓自動斷電保護。

3.3 硬件設計

引信發(fā)射機檢測系統(tǒng)的硬件組成主要包括機箱、直流穩(wěn)壓電源、測量儀表、控制開關、純阻負載、感性負載模擬裝置和檢測電纜等。

系統(tǒng)硬件組成框圖如圖1。

圖1 系統(tǒng)組成框圖

機箱設計為密封箱體結構，機箱前面板按功能進行合理布局，設有檢測儀表、控制開關、供電及信號指示燈等。因機箱內(nèi)含有電源等易發(fā)熱器件，為使直流穩(wěn)壓電源能夠更好的散熱，箱體側面板上相應位置設有散熱孔，在機箱內(nèi)設置風扇，提高檢測系統(tǒng)不間斷長時工作時的散熱性能。機箱后面板設有檢測插座及檢測臺供電插座，并設置引信發(fā)射機工作狀態(tài)參數(shù)測試孔，以方便對檢測系統(tǒng)的計量，并可作為前面板測量儀表故障的情況下發(fā)射機工作參數(shù)備用測量通道。

3.3.2 直流穩(wěn)壓電源

直流穩(wěn)壓電源選用輸入AC220V±20%、50Hz，輸出30V 的朝陽電源模塊。發(fā)射機需要工作電壓30V，工作電流為6A，額定功率為180W。為保證直流穩(wěn)壓電源工作的穩(wěn)定性，選擇額定功率為300W 的直流穩(wěn)壓電源。

3.3.3 測量儀表

測量儀表包括交流數(shù)字電流表、交流數(shù)字電壓表，直流數(shù)字電流表、直流數(shù)字電壓表和數(shù)字頻率表各1 塊。

根據(jù)輸入電壓及引信發(fā)射機的技術指標要求，優(yōu)選體積小、精度高、靈敏度高的測量儀表，選型如下：

交流數(shù)字電流表：工作電源220V，三位半的DP3-N型交流數(shù)字電流表；

交流數(shù)字電壓表：工作電源220V，三位半的DF3-D型交流數(shù)字電壓表；

成銳今年43歲，河北邯鄲人。很多年前，他就從事金屬加工業(yè)務，對于電焊、鈑金等工作比較熟悉。2011年6月6日，他應聘到本市一家過濾器制造公司，專業(yè)從事鉚工作業(yè)。

直流數(shù)字電流表：工作電源220V，三位半的DP6 型直流數(shù)字電流表；

直流數(shù)字電壓表：工作電源220V，三位半的DP6 型直流數(shù)字電壓表；

數(shù)字頻率表：工作電源220V，DS4-B-F 型數(shù)字頻率表。

3.3.4 純阻負載

考慮到產(chǎn)品的特性及檢測要求，在頻繁長時間檢測中，為保證檢測系統(tǒng)元器件的穩(wěn)定性，在設計中均選用鋁殼電阻，鋁殼電阻具有散熱好、耐高溫、體積小、功率大、高精度、標準低感應繞線電阻、強架構、安裝方便等優(yōu)點。

3.3.5 感性負載模擬裝置

感性負載模擬裝置主要由仿產(chǎn)品的尾部支架、負載和連接端子等組成。其中仿產(chǎn)品尾部支架包括前支撐板、后支撐板、連接板等，如圖2 所示。

圖2 感性負載模擬裝置設計圖

感性負載的性能與產(chǎn)品輻射器的性能保持一致，感性負載通過電纜經(jīng)接線架與發(fā)射機相連，感性負載內(nèi)有矽鋼片疊成的鐵芯導磁，外有硫化的橡膠層，起絕緣、保護作用。結構如圖3 所示。

圖3 感性負載結構

感性負載線圈串聯(lián)在一起，且繞向一致，固定在仿產(chǎn)品布局支架上，并按照產(chǎn)品輻射器真實布局進行位置固定。線圈連接圖如圖4 所示。

圖4 輻射線圈連接圖

3.4 設計方案

3.4.1 總體結構設計

總體結構按照人機工程學的基本原理和要求進行結構設計，采用箱體結構，除感性模擬負載器外，其他均內(nèi)置于箱體中。整機機械結構穩(wěn)定可靠，滿足使用要求。外形設計遵循簡潔原則。機箱設計充分考慮內(nèi)部器件及面板器件的安裝要求、線纜走向要求，采用就近原則將檢測系統(tǒng)各器件合理布局，線纜走向盡量避免交叉重疊，內(nèi)部結構和面板設計進行合理排布。為增強引信發(fā)射機檢測系統(tǒng)的散熱性能，在檢測系統(tǒng)機箱左右兩側相應位置設有散熱孔和散熱風扇，以保證持續(xù)通電工作狀態(tài)下引信發(fā)射機檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性；為提高設備的抗震性能，在機箱的底部設計加裝了減震墊。

3.4.2 電路設計

供電系統(tǒng)主要由供電開關、直流穩(wěn)壓電源、熔斷器等組成。檢測臺所用220V 交流電通過熔斷器和供電開關，供給直流穩(wěn)壓電源和測量儀表。220V 交流電經(jīng)直流穩(wěn)壓電源轉化輸出30V 直流電供給引信發(fā)射機工作。供電電路具備過流保護功能，當工作電流超過規(guī)定電流時自動切斷檢測臺供電。

測量系統(tǒng)包括交流數(shù)字電流表、交流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電流表、直流數(shù)字電壓表和數(shù)字頻率表各一塊。交流數(shù)字電流表與引信發(fā)射機負載串聯(lián)，檢測并顯示發(fā)射機輸出的交流電經(jīng)過負載的電流值。交流數(shù)字電壓表與機箱前面板測試孔相連，連接輻射線圈后測量感性負載模擬裝置的輻射電壓。直流數(shù)字電壓表經(jīng)檢測系統(tǒng)機箱后面板插座連接檢測電纜與發(fā)射機測試插座電源信號芯線相接，測量電源模塊輸入發(fā)射機的工作電壓。數(shù)字頻率表經(jīng)后面板插座連接檢測電纜與發(fā)射機測試插座頻率信號芯線相接，測量發(fā)射機產(chǎn)生的時鐘頻率。直流數(shù)字電流表測量電源模塊輸出電流，即引信發(fā)射機工作電流。

負載系統(tǒng)中負載類型的選擇由前面板搖桿開關控制。開關的一端經(jīng)后面板插座與引信發(fā)射機相接。另一端分別與純阻負載和感性負載相連。通過撥段開關控制引信發(fā)射機連接純阻負載或者感性負載。

電路設計框圖見圖5。

圖5 電路設計框圖

4 可靠性分析

電子元件作為產(chǎn)品的基礎組成單元，其可靠性直接影響著成品的質(zhì)量和壽命。引信發(fā)射機檢測系統(tǒng)在滿足產(chǎn)品功能檢測要求的前提下，安全穩(wěn)定的運行是至關重要的，它與產(chǎn)品安全息息相關，不容忽視?？梢詮囊韵聨讉€方面進行進行設計：

①引信發(fā)射機檢測系統(tǒng)所用元器件優(yōu)先選擇經(jīng)實踐證明質(zhì)量穩(wěn)定、可靠性高的標準元器件，通過試驗手段剔除掉早期失效電子元器件，將帶有質(zhì)量隱患的器件隔離在使用門檻之外，進而提高引信發(fā)射機檢測系統(tǒng)的可靠性。利用電子元器件可靠性篩選流程：高溫存儲—交替循環(huán)—加速度—功率質(zhì)量檢測—高溫抗壓測試—低溫抗壓測試—常溫測試，選用經(jīng)上述流程篩選合格的器件。此類器件通過了長期的實物使用的可靠驗證，其穩(wěn)定性較高。從選型上提高穩(wěn)定性的要求，以達到提高檢測系統(tǒng)工作可靠性的目的。

②電源模塊是提供產(chǎn)品信號、保證產(chǎn)品正常工作的器件，是檢測系統(tǒng)的重要核心部件，對工作可靠性的影響尤為突出。因此，在電源模塊選用時對其質(zhì)量、穩(wěn)定性及各路輸出信號指標都提出了較高要求，保證了產(chǎn)品的供電安全。此外，在電源模塊安裝位置設置了散熱風扇和散熱通風孔，在結構設計上保證了引信發(fā)射機檢測系統(tǒng)長時間工作的穩(wěn)定性。

③為降低故障率，消除潛在故障，元器件的安裝至關重要，應嚴格按照相應要求的規(guī)定執(zhí)行，確保安裝牢靠、穩(wěn)固，并在引信發(fā)射機檢測系統(tǒng)的機箱底板加裝了減震墊，通過以上措施以達到滿足其日常檢測、陣地搬運、長途運輸后性能安全的目的。

5 結語

該新型引信發(fā)射機檢測系統(tǒng)的設計研究，實現(xiàn)了對引信發(fā)射機在產(chǎn)品上真實工作參數(shù)的檢測、測試儀器的集成化設計、實現(xiàn)了檢測系統(tǒng)的便攜性，實現(xiàn)了負載類型和檔位的自由化選擇，改變了人工連接電纜用時長、易錯漏的落后現(xiàn)狀，降低了產(chǎn)品質(zhì)量風險，提高了檢測效率。該設計具有兼容性和可擴展性，滿足了對該系列產(chǎn)品修理的實用、機動、迅速保障的需要，具有重大應用價值。