航箭發控系統虛擬檢測儀研制

張小玉，范俊峰

（空軍第一航空學院，河南 信陽 464000）

0 引 言

航空火箭武器是目前我國各型戰斗機所裝備的主要作戰武器之一，為確保戰斗機的戰斗力，當航箭發控系統發生故障時，必須要能夠快速準確地對其進行檢測，以達到盡快維修、恢復作戰能力的目的。然而原有的檢測手段對航箭發控系統進行檢測時，不僅檢測精度不高，而且費時費力[1-2]，為解決這些問題，研制了一種新型航箭發控系統檢測儀。

1 系統硬件組成及特點

航箭發控系統虛擬檢測儀的硬件結構由工業控制計算機、轉換電路、處理與顯示電路、電纜4部分組成。其結構框圖如圖1所示。

1.1 工業控制計算機

圖1 檢測儀硬件結構框圖

工業控制計算機部分包括主機、監視器、鍵盤、鼠標和打印機等。主機采用ADVANTECH IPC-610工業控制計算機[3]，它具有無源底板結構，可提供10個ISA和2個PCI插槽。該機具有較強的擴充性、可靠性高、抗干擾能力強、防震、防潮、體積小等特點。檢測過程中的所有信息均顯示在工作站的屏幕上。工業控制計算機是檢測儀的核心，其標準總線結構為選用成熟的硬件產品提供了基礎，避免重復開發，也便于硬件升級換代及板級快速維修。

1.2 轉換電路

轉換電路主要由自檢電路、發射器通路檢測電路、電阻檢測電路及絕緣性能檢測電路等組成，用于控制檢測被檢設備。

1.2.1 自檢電路

自檢電路由自檢開關、自檢二極管、自檢電阻、穩壓管、驅動器等組成。其工作原理是：連接好電源電纜，打開電源開關，電流經電源開關、電阻、電源燈回路，電源指示燈亮。按下自檢按鈕，電流經自檢開關、自檢二極管、自檢電阻、發光管回路，所有指示燈亮，說明電路正常，松開自檢按鈕，指示燈滅；同時微處理器對自檢結果進行統計處理通過數碼管顯示出來。

1.2.2 發射器通路檢測電路

通路檢測電路由檢測二極管、檢測電阻、微處理器、接口擴展芯片、模數轉換器、數碼管等組成。其工作原理是：用與被檢發射器對應的控制電纜和檢測電纜將主機與發射器相連。連接好電源電纜，打開電源電門，電源指示燈亮。按下檢測按鈕，波段開關放在空檔位置，對應線路導通指示燈亮，說明對應該線路導通，松開按鈕，導通指示燈滅；同時，處理與顯示電路完成統計處理，將每部分檢測結果儲存并將最終結果通過數碼管顯示出來，按壓查詢按鈕，可查出每一線路的具體情況，按下清零按鈕，數碼管回零，為下一項檢測做準備。

該檢測儀要對幾十種發射器的幾百條線路進行檢測，就必須解決故障的快速定位問題，以便在實際應用中能迅速找出并排除故障。為解決這一問題，該檢測儀采用故障樹模式[4-5]對發射器中所有可能故障進行統計處理，使每一線路的可能故障都能顯示出來，使用時可快速確定故障位置。

1.2.3 電阻檢測電路

通路電阻阻值檢測電路由三用表、撥動開關等組成。工作原理是：用與被檢發射器對應的控制電纜和檢測電纜將主機與發射器相連，將5個撥動開關置空檔位，斷開電源；檢測線路時撥動開關分別置于對應線路檔位，讀出各電阻值，即為對應線路的通路阻值。

1.2.4 絕緣性能檢測電路

絕緣性能檢測電路由高阻表、撥動開關等組成。高阻表原理電路如圖2所示。

總體檢測：用與被檢發射器對應的檢測電纜將主機與發射器相連，斷開電源，將高阻表的一個檢測夾與對應的接線柱連接好，另一個檢測夾與發射器殼體相連。按下高阻表檢測按鈕，絕緣阻值應大于20MΩ，說明絕緣性能良好。

圖2 高阻表原理電路

單線檢測：總體檢測發現故障時，將高阻表的一個檢測夾與對應的接線柱連接好，另一個檢測夾與發射器殼體相連，將5個撥動開關置空檔位，檢測線路電阻時將撥動開關分別置于對應檔位，按下高阻表檢測按鈕，絕緣阻值應大于20MΩ。

同時采用直流升壓技術，在測量絕緣電阻模塊中將9V直流電經過直流升壓達到500V，利用選鈕通過分離電路輸出，保證了500V高壓的穩定輸出，實現了發射器絕緣性能的精確測量。

1.3 處理與顯示電路

處理與顯示電路主要由微處理器、接口擴展芯片、靜態存儲器、電擦除器、模數轉換器、穩壓管、驅動器等組成，用于處理和顯示檢測結果。

1.4 電 纜

電纜包括控制電纜、檢測電纜和電源電纜。控制電纜用于連接主機和發射器與飛機連接端插頭，檢測電纜用于連接主機和發射器下端面連接端插頭。

2 軟件程序設計

該檢測儀軟件是在Windows環境下用Visual C++開發的，具有友好清晰的圖形用戶界面。檢測儀所需要的各種功能分門別類地放在窗口的下拉式菜單和按鈕中，用戶不必記憶每個任務所需的具體的命令，只需用鼠標點按相應按鈕即可。

檢測軟件采用模塊化設計[6-8]，主要模塊包括系統維護、項目檢測、結果處理等，其結構如圖3所示。

其中系統維護模塊主要包括系統自檢、傳感器在線標定等內容。系統自檢程序可檢測電源、接口卡、開關、傳感器等硬件的設置及工作狀態；傳感器標定子模塊供用戶在規定的校驗期限或特殊情況下對傳感器進行重新標定。項目檢測模塊是檢測程序的核心，主要負責各檢測項目的工況狀態建立、檢測參數采集、檢測數據處理等內容，并提供單項檢測、自動檢測等不同的檢測方法。結果處理和其他模塊主要完成檢測結果的規范化、報表生成、存檔、查詢及打印等功能。

圖3 程序部分組成框圖

由于在該軟件設計中采用了虛擬儀器技術，所有系統狀態參數都由虛擬儀表在屏幕上實時顯示，這樣就使檢測儀具有雙余度監控界面，操作簡單，并提高了檢測儀的可靠性和維護性。

3 關鍵技術

3.1 標準接口及總線技術

由于被診斷的航箭發控系統的種類較多，只有利用接口技術和不同類型的總線才有利于系統的通用化，實現一機多用和靈活升級。為此，本儀器采用了標準接口及總線技術，它利用GPIB總線或RS-232總線使自動測試系統能夠方便地與智能儀器連接，實現信息的傳遞和資源共享，使系統向模塊化、規范化、綜合化和自動化方向發展。

3.2 基于數據融合思想的故障檢測技術

在航箭發控系統的測試或修理過程中，故障檢測是裝置修理得以順利完成的前提和重要保證。由于檢測過程是在設備修前或修后的狀態下（不拆卸機件外殼）進行的，所獲得的數據均是設備相應性能指標數據。因此，單一項目的測試數據不能完全表征設備發生故障的模塊。為此，采用了基于數據融合思想的故障檢測技術，其檢測機理的分析流程如圖4所示。

這樣就可以使系統在測量樣本數有限的情況下，根據一定的判別法則[9]，識別出最可能的故障模塊。同時還結合計算機軟件編程技術、數據的交叉調用和鏈接技術，開發出故障檢測的軟件模塊嵌入軟件平臺，從而為維修人員提供電臺維修的合理方法和措施，以提高維修效率和水平。

3.3 FIFO技術

圖4 故障檢測流程圖

FIFO就是在采集板卡上設有先進先出寄存器。系統所采集的數據暫時存放在FIFO中，當數據存到FIFO空間的1/2時，向CPU發出中斷請求，CPU響應后，以內存I/O方式將數據傳送至其他內存中。使用FIFO技術可以使系統有兩個突出的優點：一是有利于在Windows環境下編程；二是由于申請中斷時FIFO仍有1/2空間可繼續存放采集的數據，CPU有一段緩沖時間。這樣既保證了所采集的數據在傳輸時不會因CPU忙未及時響應而造成數據丟失，又提高了數據采集系統的可靠性。

4 結束語

在本檢測儀的研制過程中，充分優化軟件、硬件資源，并設計了一套集專用功能和通用功能于一體的航箭發控系統虛擬檢測儀，可用于檢測各種型號發射器電路的通斷、線路電阻和絕緣性能。

[1]付興振，喬鳳蘭.單片機在航箭發控系統通用檢測儀中的應用[J].航空計算技術，2006，34（4）：91-94.

[2]秦英孝.可靠性、維修性、保障性管理[M].北京：國防工業出版社，2002.

[3]王常力.工業控制計算機系統設計與應用[M].北京：電子工業出版社，1993.

[4]高澤涵.電子電路故障診斷技術[M].西安：西安電子科技大學出版社，2000.

[5]李賀，王慶林，王軍正.自動控制系統故障診斷技術的發展與展望[J].火力與指揮控制，2002，27（5）：1-7.

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[8]劉正升，萬程亮，蔣志忠，等.自動測試系統中新技術的發展及應用[J].中國測試技術，2009，35（4）：58-61.

[9]張定會，戴曙光.多級故障診斷系統[J].自動化儀表，2001，22（2）；14-16.