電子類備件貯存失效模式及測試方法研究

馬燕，孟宏，崔人偉，李海英

（總裝工程兵科研二所，北京 100093）

掃雷車備件在貯存過程中，隨著貯存時(shí)間的增加，將出現(xiàn)各類技術(shù)性能變化的情況，如不能進(jìn)行有效的質(zhì)量管理及控制，大量備件將因貯存失效而退役。以電子類備件為研究對象，開展掃雷車備件貯存試驗(yàn)測試研究，加強(qiáng)貯存質(zhì)量管理與控制手段建設(shè)，將有效提高裝備器材貯存可靠性及軍事、經(jīng)濟(jì)效益[1]。

1 掃雷車備件貯存失效模式及影響因素

1.1 掃雷車電子類備件基本失效模式

掃雷車電子類備件主要有發(fā)控器、自動定深控制盒、爆掃盒、電控箱、遠(yuǎn)程控制器、頻標(biāo)和激磁電路模塊、綜合數(shù)字單元等。備件貯存可靠性問題，指備件在被制造出來，進(jìn)入庫存后，在連續(xù)存放期間技術(shù)性能變化，進(jìn)而導(dǎo)致備件整體性能或部分性能失效的程度問題[2]。掃雷車電子類備件失效模式見表1。

1.2 影響因素

掃雷車電子類備件貯存失效模式影響因素可歸納為材料、工藝、環(huán)境及外力等。電容繞組失效、阻尼介質(zhì)退化、容值變化可導(dǎo)致自動定深控制盒、頻標(biāo)和激磁電路模塊等元件參數(shù)變化。環(huán)境溫度、濕度對其有一定影響，主要與貯存期介質(zhì)退化有關(guān)；因短路及開路開關(guān)、級間插座斷路裝置、焊接頭機(jī)械失效等導(dǎo)致爆掃盒、綜合數(shù)字單元參數(shù)匹配發(fā)生的變化，主要受工藝和外力影響。材料和工藝為貯存前管理控制因素，貯存后對環(huán)境控制可適當(dāng)延緩?fù)嘶КF(xiàn)象發(fā)生[3]。電子類備件技術(shù)性能管控，應(yīng)針對具體備件貯存可靠度變化趨勢，把握性能測試時(shí)機(jī)，采取有效測控手段[4]。

表1 掃雷車電子類備件失效模式Table1 Failuremodes of minesweeping car components

2 掃雷車電子類備件檢測適配器設(shè)計(jì)

2.1 測試系統(tǒng)組成及功能

2.1.1 系統(tǒng)組成

測試系統(tǒng)主要由通用測試平臺、適配器、測試電纜及相關(guān)附件組成。

通用測試平臺以PXI，GPIB總線儀器設(shè)備為核心，為火控系統(tǒng)電子類備件提供所需要的各類測試資源，為被測件提供激勵(lì)信號和響應(yīng)測試信號。

適配器采用基于連接器、適配器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，測試資源不直接與被測對象UUT相連，連接器連接測試資源；適配器連接UUT設(shè)備，適配器和連接器之間通過插座接口實(shí)現(xiàn)互連。在適配器內(nèi)部封裝了信號調(diào)理模塊，可完成對被測信號放大、濾波、提供電子負(fù)載、分配測試資源等任務(wù)，測試電纜，實(shí)現(xiàn)與被測器材的物理連接。

2.1.2 系統(tǒng)功能

1）性能測試。系統(tǒng)按照“綜合測試”→“故障分析定位”的設(shè)計(jì)思路，根據(jù)不同備件的維護(hù)需求，指導(dǎo)維護(hù)人員對貯存期電子類備件進(jìn)行定期檢測和通電老煉，使備件的技術(shù)狀態(tài)保持良好。

2）維護(hù)管理。對不同貯存期電子類備件實(shí)現(xiàn)基于需求的維護(hù)管理，系統(tǒng)根據(jù)備件的維護(hù)周期自動提醒管理人員按規(guī)定進(jìn)行維護(hù)。

3）信息管理。系統(tǒng)存儲測試信息，生成測試結(jié)果報(bào)表，可實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的查詢和管理；另一方面，可通過標(biāo)準(zhǔn)化信息接口與上層的信息管理系統(tǒng)互聯(lián)。

2.2 硬件方案

通用測試平臺硬件設(shè)計(jì)方案，應(yīng)從掃雷車火控系統(tǒng)電子類備件的測試需求出發(fā)。火控部件測試系統(tǒng)需要檢測或產(chǎn)生的原始信號主要包括直流電流、直流電壓、交流電壓、交流電流、電阻、開關(guān)狀態(tài)、波形曲線、視頻圖像、靜態(tài)數(shù)字IO、隔離數(shù)字IO、高速數(shù)字IO，Counter/Timer和RS232，CAN總線等信號，為此測試系統(tǒng)需要具備以下資源：

1）數(shù)字萬用表，與多路開關(guān)組成多路掃描系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對低速、高精度信號的采樣；

2）示波器，與開關(guān)配合完成交流快變信號的測試，包括頻率、上升沿時(shí)間、下降沿時(shí)間等；

3）A/D模塊，完成小信號和慢變信號的測試；

4）D/A模塊，用以提供測試系統(tǒng)所必需的激勵(lì)信號、自校準(zhǔn)信號等；

5）任意波形發(fā)生器，產(chǎn)生測試任務(wù)中需要的中頻激勵(lì)信號和一些不規(guī)則信號；

6）數(shù)字IO，實(shí)現(xiàn)對數(shù)字信號的輸入、輸出操作，含普通靜態(tài)IO和隔離IO模塊；

7）模式IO，完成具有嚴(yán)格時(shí)序關(guān)系的數(shù)字信號的測試，如計(jì)算機(jī)內(nèi)存時(shí)序等；

8）計(jì)數(shù)器，完成一些有嚴(yán)格同步關(guān)系和時(shí)序關(guān)系的測試任務(wù)；

9）多路開關(guān)和矩陣開關(guān)，多路開關(guān)和矩陣開關(guān)完成信號通路的切換和信號的隔離；

10）RS232模塊，完成RS232，RS422，RS485等信號的測試與分析；

11）CAN模塊，完成CAN總線設(shè)備的測試與分析；

12）電源模塊，主要包括直流程控電源和交流程控電源等，直流和交流程控電源均有程控可調(diào)能力。

2.3 測試原理

測試系統(tǒng)的輸入包括了電壓、電流、數(shù)字IO等各類信號，這些信號通過適配器分類組合后與測試系統(tǒng)連接器相連，并經(jīng)適當(dāng)?shù)腜XI模塊進(jìn)入測控計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)在軟件控制下完成處理判斷，以虛擬儀表的形式與操作者交互。測試原理如圖1所示。

圖1 火控系統(tǒng)電子類備件測試子系統(tǒng)測試原理Fig.1 Testprinciplesofsubsystem of fire controlsystem electronic components

2.4 軟件技術(shù)方案

軟件系統(tǒng)的作用是驅(qū)動系統(tǒng)硬件，提供交互式操作界面并完成邏輯測試以及數(shù)據(jù)儲存與顯示。具體要求包括：

1）針對各個(gè)備件的測試指標(biāo)，建立測試界面，完成測試邏輯；

2）驅(qū)動系統(tǒng)硬件，建立硬件設(shè)備與調(diào)理箱、適配器以及被測部件的通道；

3）整合各被測單元的測試頁面，進(jìn)行統(tǒng)一管理；

4）實(shí)現(xiàn)用戶身份管理，被測對象信息管理、存儲等；

5）建立數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，各種數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。

2.5 測試方法

掃雷車自動定深控制盒（如圖2所示）主要實(shí)現(xiàn)對犁掃作業(yè)進(jìn)行自動控制和手動控制的功能，同時(shí)進(jìn)行對通標(biāo)系統(tǒng)的控制，完成通路標(biāo)識。

圖2 自動定深控制盒Fig.2 Controlbox of automatic depth determination

2.5.1 適配器航插型號

自動定深控制盒適配器設(shè)定3個(gè)航插型號，其內(nèi)容見表2。

2.5.2 信號定義及測試性能

自動定深控制盒航插型號信號定義及測試性能需求見表3。

2.5.3 測試流程

步驟1：適配器識別。若成功則轉(zhuǎn)入步驟2；否則提示適配器安裝錯(cuò)誤，更換適配器重新測試。

步驟2：電纜匹配。若成功，則進(jìn)入步驟3；否則提示安裝正確的測試電纜。

步驟3：短路測試。X1_1加5VTTL，X1_15，X1_ 16，X1_17端若為5VTTL，則被測件短路，需要維修；否則轉(zhuǎn)入步驟4。

表3 自動定深控制盒航插型號信號定義及測試性能（通路標(biāo)識系統(tǒng)控制部分）Table 3 Signal definition and testing performance of aviation plug type for control box of automatic depth determination（the part of channelmark system control）

步驟4：1）給X1_1供電，測試X1_1是否為12 V。若異常，退出維修平臺電源系統(tǒng)；若正常，打開犁掃總電源開關(guān)，總電源燈亮，若總電源燈不亮，首先檢查保險(xiǎn)完好性，若保險(xiǎn)熔斷則更換，否則總電源燈可能燒壞，更換電源燈重新測試；若依然不正常，檢查內(nèi)部線路是否斷路，并糾正，然后重測。測試X1_4是否為12 V，結(jié)果為否，則內(nèi)部線路故障，修復(fù)后重新測試。2）以上測試通過后，犁掃自動/手動開關(guān)置“手動”，手動指示燈亮；若不亮，更換完好的指示燈，如果依然不亮，則排除開關(guān)或內(nèi)部線路，并重新測試。然后犁掃自動/手動開關(guān)置“自動”，自動指示燈亮；若不亮，更換完好的指示燈，如果依然不亮，則排除開關(guān)或內(nèi)部線路，重新測試。3）犁掃自動/手動開關(guān)置“自動”，自動指示燈亮；若不亮，更換完好的指示燈，如果依然不亮，則排除開關(guān)或內(nèi)部線路，重新測試。4）犁掃手動左控制開關(guān)置“左側(cè)提”位置，左側(cè)提指示燈亮；若不亮，更換完好的指示燈，依然不亮，則排除開關(guān)或內(nèi)部線路故障，重新測試。正常后重復(fù)操作，完成對“左側(cè)落”的測試。以上過程中溢流燈亮。5）按照前一過程，完成對犁掃手動右控制開關(guān)及燈的測試、犁掃舉升開關(guān)及燈的測試。

步驟5：給出判斷，保存測試數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語

電子類備件貯存技術(shù)性能測試研究目前只對部分裝備典型件進(jìn)行初步探索。隨著高新技術(shù)裝備的發(fā)展，復(fù)雜電子類備件逐步增多，需要不斷加強(qiáng)對電子類備件貯存失效模式及技術(shù)性能測試方法的研究，確保備件貯存質(zhì)量和可靠性。

[1]李良春，楊金海.重視軍械裝備包裝進(jìn)一步提高軍械裝備的貯存可靠性[J].包裝工程，1995（1）：26—30.

[2]張永進(jìn)，趙明.基于定期檢測的貯存可靠性模型及其參數(shù)估計(jì)[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2008，28（10）：82—88.

[3] 李正，宋保維，毛昭勇.裝備貯存可靠性研究工作探討[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，2005，25（1）：106—108.

[4]曹艷賓，武占成，孫永衛(wèi).系統(tǒng)電子設(shè)備間電磁干擾診斷方法研究[J].裝備環(huán)境工程，2011（10）：8—5.