基于PCI-9846的電子時(shí)間引信通用測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　根據(jù)以上特性，對(duì)不同型號(hào)的電子時(shí)間引信進(jìn)行計(jì)時(shí)精度測(cè)試時(shí)，數(shù)字化儀的采樣率可通過軟件進(jìn)行控制，從1MS/s到40MS/s不同，在保證了時(shí)間測(cè)試精度的前提下，也節(jié)省了系統(tǒng)資源。

　　進(jìn)行計(jì)時(shí)精度測(cè)試時(shí)，主控程序首先根據(jù)被測(cè)產(chǎn)品的型號(hào)，確定需提供給被測(cè)產(chǎn)品的工作電源電壓，然后通過繼電器輸出卡控制輸出給被測(cè)產(chǎn)品，然后運(yùn)行數(shù)據(jù)采集子程序，同時(shí)發(fā)送啟動(dòng)控制信號(hào)給被測(cè)引信，使被測(cè)引信開始計(jì)時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)同步監(jiān)測(cè)被測(cè)引信的啟動(dòng)控制信號(hào)、點(diǎn)火輸出信號(hào)、工作電壓及工作電流等，當(dāng)監(jiān)測(cè)到點(diǎn)火信號(hào)后，停止信號(hào)采集，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，從啟動(dòng)信號(hào)開始時(shí)刻到點(diǎn)火信號(hào)輸出時(shí)刻即為引信的計(jì)時(shí)時(shí)間，同時(shí)還要對(duì)引信的點(diǎn)火信號(hào)波形進(jìn)行分析，對(duì)點(diǎn)火信號(hào)的最大電壓進(jìn)行測(cè)量，對(duì)點(diǎn)火信號(hào)波形進(jìn)行積分，判斷引信輸出的點(diǎn)火信號(hào)幅度及能量、工作電源、工作電流等參數(shù)是否滿足性能指標(biāo)要求。圖4為測(cè)試系統(tǒng)采集到的某型號(hào)電子時(shí)間引信啟動(dòng)信號(hào)和點(diǎn)火信號(hào)波形。

　　圖4:某型號(hào)引信啟動(dòng)信號(hào)和點(diǎn)火信號(hào)波形。

　　產(chǎn)品控制信號(hào)的產(chǎn)生

　　電子時(shí)間引信和裝定器工作時(shí)的控制信號(hào)大部分為數(shù)字I/O信號(hào)，因此選用PCI-7230隔離數(shù)字輸入輸出卡來產(chǎn)生，該卡具有16通道的隔離數(shù)字輸入和16通道的隔離數(shù)字輸出功能，其輸出通道擁有5~35V的寬信號(hào)輸出范圍，可以滿足為不同型號(hào)電子時(shí)間引信和裝定器提供各類控制信號(hào)的使用要求，數(shù)字輸入通道具有0~24V的輸入范圍，可用來監(jiān)測(cè)引信及裝定器工作過程中各類中間信號(hào)的變化。

　　系統(tǒng)測(cè)試時(shí)，首先根據(jù)被測(cè)產(chǎn)品型號(hào)確定所需要的數(shù)字電源電壓，然后通過串口完成對(duì)裝定器的數(shù)據(jù)傳輸，然后由數(shù)字輸出通道1發(fā)出裝定啟動(dòng)信號(hào)，控制裝定器開始工作，裝定完畢后，由數(shù)字輸出通道2發(fā)出引信計(jì)時(shí)啟動(dòng)信號(hào)，被測(cè)引信開始計(jì)時(shí)，根據(jù)不同引信的測(cè)試要求，通過數(shù)字輸入通道實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被測(cè)引信的各種中間特征信號(hào)，如果測(cè)試具有時(shí)間修改功能的電子時(shí)間引信時(shí)，在引信開始計(jì)時(shí)以后，還要通過另外3個(gè)數(shù)字輸出通道，發(fā)送修改信號(hào)脈沖給被測(cè)引信。圖5為輸出的啟動(dòng)控制信號(hào)波形。

　　圖5:測(cè)試系統(tǒng)輸出的啟動(dòng)控制信號(hào)。

　　測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　電子時(shí)間引信通用測(cè)試系統(tǒng)控制軟件在Windows操作系統(tǒng)平臺(tái)下，基于LabVIEW8.5開發(fā)完成，采用模塊化編程思想，自頂向下設(shè)計(jì)，為了滿足高速率采集的要求，采用多線程編程，應(yīng)用程序被分為3個(gè)線程：一個(gè)用戶界面線程，一個(gè)數(shù)據(jù)獲取線程和一個(gè)儀器控制線程。具有良好的人機(jī)交互界面，可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)及自動(dòng)報(bào)表生成等功能。系統(tǒng)測(cè)試軟件主要流程。

　　1）產(chǎn)品型號(hào)選擇

　　根據(jù)被測(cè)產(chǎn)品的型號(hào)，在操作界面上選擇相應(yīng)的產(chǎn)品型號(hào)，系統(tǒng)控制軟件根據(jù)被測(cè)產(chǎn)品型號(hào)自動(dòng)加載相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)。

　　2）電源設(shè)置

　　系統(tǒng)控制軟件根據(jù)加載的被測(cè)產(chǎn)品工作電源參數(shù)，將所需的電源參數(shù)編碼后通過串口發(fā)送給數(shù)字程控電源，數(shù)字程控電源根據(jù)收到的電源參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)工作電源的自動(dòng)調(diào)整，并將調(diào)整結(jié)果反饋給系統(tǒng)控制軟件。

　　3）測(cè)試項(xiàng)目選擇

　　根據(jù)不同引信的測(cè)試要求，對(duì)裝定性能測(cè)試、連續(xù)裝定可靠性測(cè)試、計(jì)時(shí)精度功能測(cè)試等不同測(cè)試內(nèi)容進(jìn)行選擇，同時(shí)針對(duì)不同的試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)條件選擇，如高溫、低溫、振動(dòng)等，并根據(jù)不同的測(cè)試內(nèi)容和試驗(yàn)項(xiàng)目自動(dòng)加載相應(yīng)的測(cè)試數(shù)據(jù)。

　　4）功能測(cè)試

　　功能測(cè)試在前三項(xiàng)選擇完畢后點(diǎn)擊運(yùn)行即可自動(dòng)進(jìn)行測(cè)試，系統(tǒng)通過控制信號(hào)控制被測(cè)產(chǎn)品工作，并對(duì)被測(cè)產(chǎn)品工作過程中的相關(guān)特征信號(hào)進(jìn)行采集。每個(gè)測(cè)試項(xiàng)目都封裝成一個(gè)子VI,方便主VI和TestStand調(diào)用，測(cè)試數(shù)據(jù)可自動(dòng)加載，也可在測(cè)試開始前進(jìn)行設(shè)置修改，如裝定時(shí)間、修改時(shí)間等。

　　5）數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)

　　測(cè)試完成后，需將各種測(cè)試信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、分析處理和存儲(chǔ)，包括當(dāng)前測(cè)試日期、時(shí)間、測(cè)試數(shù)據(jù)和各測(cè)試項(xiàng)目的狀態(tài)（未測(cè)試、通過、故障信息）等。數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)界面見圖7所示。

圖7:數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)界面

　　6）自動(dòng)報(bào)表生成

　　當(dāng)需要打印或提交測(cè)試報(bào)告時(shí)，可通過LabVIEW報(bào)表生成工具包調(diào)用相應(yīng)的報(bào)表模版文件，或通過TestStand,將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)內(nèi)容以模版格式自動(dòng)生成所需要的各種報(bào)表和文件。

　　測(cè)試及性能驗(yàn)證

　　測(cè)量數(shù)據(jù)的圖形化實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示是測(cè)試儀器必備的功能，像常見的數(shù)字示波器、頻譜分析儀等儀器都具有能夠顯示測(cè)量信號(hào)波形和儀器的工作狀態(tài)的CRT熒光屏。LabVIEW是通過波形顯示控件即實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖控件。實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖控件把新的數(shù)據(jù)連續(xù)添加到已有的數(shù)據(jù)的后面，波形是連續(xù)向前推進(jìn)顯示的，這樣就可以很清楚地觀察到引信工作過程中的信號(hào)變化過程，能實(shí)時(shí)監(jiān)控被測(cè)信號(hào)的變化。

　　本測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示是將引信的多路信號(hào)，在“通道回放”一欄中通過選擇，可以顯示某通道的波形，當(dāng)數(shù)據(jù)回放時(shí)，顯示的波形還可以進(jìn)行放大和縮小變換。圖8所示為本測(cè)試系統(tǒng)顯示的某通道波形圖。

　　圖8:本測(cè)試系統(tǒng)某通道波形圖。

　　引信測(cè)試的目的在于獲取引信的工作性能、狀態(tài)或特征信號(hào)，所以數(shù)據(jù)采集只是測(cè)試工作的第一步。數(shù)據(jù)的分析和處理構(gòu)成測(cè)試系統(tǒng)的重要組成部分之一，傳統(tǒng)的引信測(cè)試數(shù)據(jù)處理通過DSP或MATLAB等其它工具完成，而本測(cè)試系統(tǒng)利用LabVIEW軟件內(nèi)容豐富、功能強(qiáng)大的分析工具包，完全可以勝任復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析和處理工作，其數(shù)據(jù)處理都在后臺(tái)調(diào)用工具包，其測(cè)試結(jié)果在運(yùn)行完后即顯示合格與否的判定，使測(cè)試人員一目了然的明白測(cè)試結(jié)果。

　　測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，我們?cè)O(shè)置了一些條件對(duì)系統(tǒng)的實(shí)際性能進(jìn)行了測(cè)試。通過測(cè)試人員操作，對(duì)平均單發(fā)產(chǎn)品測(cè)試時(shí)間進(jìn)行了測(cè)量；通過重復(fù)測(cè)試，對(duì)系統(tǒng)可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證；通過設(shè)置故障，對(duì)系統(tǒng)的檢出率水平進(jìn)行了測(cè)試；通過信號(hào)對(duì)比標(biāo)定，對(duì)系統(tǒng)的測(cè)試精度進(jìn)行了測(cè)試。經(jīng)過測(cè)試表明，測(cè)試系統(tǒng)的單發(fā)測(cè)試時(shí)間縮短了一半以上，測(cè)試精度、可靠性和檢出水平都有較好的提升，在自動(dòng)化、通用性方面都達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。

　　結(jié)論

　　針對(duì)電子時(shí)間引信的工作特點(diǎn)和自動(dòng)化、通用化的使用要求，本測(cè)試系統(tǒng)采用虛擬儀器技術(shù)，通過工控機(jī)加裝凌華科技的高速數(shù)字化儀、數(shù)字I/O、繼電器輸出等板卡的硬件設(shè)計(jì)，結(jié)合LabVIEW的圖形化軟件編程，開發(fā)出了功能強(qiáng)大、性能優(yōu)越且易于擴(kuò)展的電子時(shí)間引信通用測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)測(cè)試過程和步驟進(jìn)行自動(dòng)化控制、對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，對(duì)故障模式進(jìn)行自動(dòng)判斷等功能，顯著提高了測(cè)試效率、測(cè)試精度和檢出率。與傳統(tǒng)測(cè)試手段相比，虛擬儀器測(cè)試有著巨大優(yōu)越性，必將得到更廣泛、深入的應(yīng)用。