高速數(shù)字化儀在電子時間引信通用測試系統(tǒng)中的應(yīng)用

關(guān)鍵模塊軟硬件的實現(xiàn)

1)參數(shù)裝定功能的測試

電子時間引信在進行參數(shù)裝定時，為了滿足快速反應(yīng)的要求，需要在盡量少的時間內(nèi)傳輸盡量多的數(shù)據(jù)信息，因此其裝定編碼的長度都不能太長，最短的碼形長度為微秒級的信號，而且在一些特定的使用環(huán)境下，參數(shù)裝定工作是隨著武器系統(tǒng)的工作一直持續(xù)進行的，直到彈藥發(fā)射出去為止，所以進行產(chǎn)品的裝定可靠性測試時，需要進行長時間的連續(xù)裝定測試。由以上所列舉的有關(guān)進行參數(shù)裝定功能測試的特點，可知完成該項測試的關(guān)鍵是測試系統(tǒng)要同時具有較高的采樣率和較長的數(shù)據(jù)存儲時間兩項特性。

凌華科技的PCI-9846高速數(shù)字化儀是一種4通道的高速數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其具有每通道40MS/s的采樣率，16位的采樣分辨率，可以滿足對裝定信號波形的實時高精度采集，而且其配備了高達512MB的板載內(nèi)存，擺脫了PCI總線的帶寬限制，使之能儲存更長時間的波形，滿足了進行連續(xù)裝定可靠性測試時大容量數(shù)據(jù)存儲的使用要求。

PCI-9846數(shù)字化儀的輸入阻抗為50Ω或1MΩ，輸入范圍為±1V或±5V，以上兩個參數(shù)均可以通過軟件進行調(diào)整，因此對數(shù)字信號裝定的產(chǎn)品可直接進行采集處理，對模擬信號裝定的產(chǎn)品，因為其裝定信號幅度可能會超過數(shù)字化儀的輸入范圍，因此通過信號調(diào)理電路，對模擬信號進行分壓，將其轉(zhuǎn)換到±5V的范圍內(nèi)進行采集。

進行裝定性能測試時，主控程序首先根據(jù)被測產(chǎn)品的型號，確定輸出的工作電壓，通過PCI-7250繼電器輸出卡上的繼電器控制輸出工作電源給被測產(chǎn)品，然后通過串口發(fā)送裝定參數(shù)給裝定器，然后運行數(shù)據(jù)采集子程序(見圖2)，數(shù)據(jù)采集子程序控制數(shù)字化儀開始采集信號調(diào)理電路輸出的特征信號，一個通道記錄裝定信號波形，一個通道檢測供給產(chǎn)品的工作電源信號，一個通道檢測產(chǎn)品的工作電流信號，同時通過PCI-7230上的數(shù)字輸出口給裝定器發(fā)出啟動信號，在監(jiān)測到裝定信號發(fā)送完畢后，系統(tǒng)停止信號采集，開始對采集到的信號數(shù)據(jù)進行分析處理，通過對裝定信號的幅度、碼寬、占空比，以及工作電壓、工作電流等參數(shù)進行測量，根據(jù)產(chǎn)品的性能指標(biāo)給出判定結(jié)果。

圖2 數(shù)據(jù)采集子程序

進行連續(xù)裝定功能測試時，主控控制程序在啟動信號采集子程序以后，通過PCI-7230連續(xù)發(fā)送啟動控制信號給裝定器，控制裝定器工作，整個測試過程共循環(huán)10000次。在裝定器連續(xù)發(fā)送裝定信號的同時，測試系統(tǒng)連續(xù)采集被測引信裝定線上的信號波形及工作電壓、工作電流等參數(shù)，主控程序?qū)崟r將采集到的波形數(shù)據(jù)從數(shù)字化儀的板載內(nèi)存中讀取并存儲，整個測試流程結(jié)束以后，主控軟件停止數(shù)據(jù)采集，并將存儲的數(shù)據(jù)回讀，進行分析處理，將還原的波形信號進行顯示，并對每一組裝定信號進行性能分析，判斷參數(shù)裝定的可靠性，并給出統(tǒng)計結(jié)果。數(shù)據(jù)分析處理界面見圖3。

圖3 連續(xù)裝定測試數(shù)據(jù)分析界面

2)電子時間引信計時精度的測試

電子時間引信的計時時間是指其從接收到計時啟動信號開始計時時刻，到輸出點火信號時刻的時間之差，根據(jù)不同型號引信應(yīng)用背景的不同，其計時精度和計時時間范圍各不相同，相差很大，對于超近程攔截型彈藥的電子時間引信其計時精度要達到微妙級，計時時間長度到100毫秒以上，對其進行計時精度測試時最重要的是采樣率要足夠高，而對遠(yuǎn)程壓制武器系統(tǒng)所使用的電子時間引信其計時精度為毫秒級，但計時時間長度要達到400秒以上，對其進行測試時采樣率可以適當(dāng)?shù)慕档停詽M足長時間數(shù)據(jù)采集的要求。

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

進行計時精度測試時，主控程序首先根據(jù)被測產(chǎn)品的型號，確定需提供給被測產(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產(chǎn)品，然后運行數(shù)據(jù)采集子程序，同時發(fā)送啟動控制信號給被測引信，使被測引信開始計時，測試系統(tǒng)同步監(jiān)測被測引信的啟動控制信號、點火輸出信號、工作電壓及工作電流等，當(dāng)監(jiān)測到點火信號后，停止信號采集，并對采集到的數(shù)據(jù)進行分析處理，從啟動信號開始時刻到點火信號輸出時刻即為引信的計時時間，同時還要對引信的點火信號波形進行分析，對點火信號的最大電壓進行測量，對點火信號波形進行積分，判斷引信輸出的點火信號幅度及能量、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為測試系統(tǒng)采集到的某型號電子時間引信啟動信號和點火信號波形。

圖4 某型號引信啟動信號和點火信號波形

3)產(chǎn)品控制信號的產(chǎn)生

電子時間引信和裝定器工作時的控制信號大部分為數(shù)字I/O信號，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的寬信號輸出范圍，可以滿足為不同型號電子時間引信和裝定器提供各類控制信號的使用要求，數(shù)字輸入通道具有0～24V的輸入范圍，可用來監(jiān)測引信及裝定器工作過程中各類中間信號的變化。

系統(tǒng)測試時，首先根據(jù)被測產(chǎn)品型號確定所需要的數(shù)字電源電壓，然后通過串口完成對裝定器的數(shù)據(jù)傳輸，然后由數(shù)字輸出通道1發(fā)出裝定啟動信號，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)出引信計時啟動信號，被測引信開始計時，根據(jù)不同引信的測試要求，通過數(shù)字輸入通道實時監(jiān)測被測引信的各種中間特征信號，如果測試具有時間修改功能的電子時間引信時，在引信開始計時以后，還要通過另外3個數(shù)字輸出通道，發(fā)送修改信號脈沖給被測引信。圖5為輸出的啟動控制信號波形。

圖5 測試系統(tǒng)輸出的啟動控制信號