水下爆炸試驗專用測試設備計量管理方法探討

李 琛，史曉春

（1.海軍91439部隊，遼寧 大連 116041；2.海軍91388部隊，廣東 湛江 524000）

0 引 言

在軍事裝備試驗鑒定工作中，計量工作是靶場試驗質量體系中一項必不可少的重要保障環節，是武器裝備試驗鑒定的重要技術基礎，是鑒定國防科技成果水平、評價武器裝備戰略技術指標、確保軍工產品質量、提高軍事經濟效益的重要手段和科學依據之一[1]。水下爆炸試驗作為檢驗水下戰武器裝備爆炸威力和毀傷效能最直接、最有效的鑒定方法，具有試驗危險性大、涉及兵力多、試驗費用高、不可重復性以及海上實施困難等特點。同時，爆炸載荷作用時間短、對信號的同步性要求較高，要求采集信號的種類多、測點多、數據量大，海上水文氣象條件變化快，滿足試驗條件的時間窗口有限。因此，對測試設備測量數據的可靠性和有效性提出了更高的要求。

專用測試設備作為水下爆炸試驗測試設備的重要組成部分，直接參與試驗過程技術測試，其測試數據的準確與否直接影響到裝備的質量和裝備試驗是否成功；專用測試設備必須通過鑒定、校準、比對或其他溯源方式，將測量結果與基準的量值相聯系，確定準確的量值后，才會有效，即達到溯源性要求[2]，因此，科學地計量管理水下爆炸試驗專用測試設備，對水下戰武器裝備試驗中的質量控制、性能評定、技術指標驗證等方面都具有非常重要的意義。

本文針對水下爆炸試驗專用測試設備特點和計量難點，探討專用測試設備在設計、研制、驗收及使用階段的計量管理方法。

1 水爆試驗專用測試設備的特點及計量難點

1.1 水爆試驗專用測試設備的特點

水下爆炸試驗專用測試設備，就是在水下武器裝備爆炸試驗中，用于質量控制、性能評定、產品驗證，為保證裝備符合技術指標和性能要求而專門研制或配置的非通用測量設備。這些專用測試設備具有不同于通用測試設備的一些特點，主要表現為：

（1）具有抗沖擊性能和環境適應性。由于水下爆炸能夠對專用測試設備造成一定的沖擊損傷，因此，要求測試設備必須具有一定的抗沖擊性能，能夠在較高的沖擊加速度下正常工作。同時，海上爆炸試驗環境條件惡劣，要求測試設備還具備一定的環境適應性。

（2）具有功能多樣性和不斷擴充性。水下爆炸試驗是在接近實戰海洋環境背景條件下，通過測量武器爆炸時對目標艦船的破壞程度來考核評估水下武器裝備的毀傷能力。因此，專用測試設備一般包括靜態測試系統和實航動態測試系統，各測試系統涉及的專業、功能和技術要求都不完全相同。隨著靶場水下爆炸試驗鑒定能力的提高，專用測試設備的功能需要不斷擴充以滿足未來爆炸試驗任務需求。

（3）具有結構復雜性和參數多樣性。水下爆炸試驗專用測試設備都是以計算機為中心的大型自動綜合測試設備，采用虛擬儀器技術，由采集設備、傳輸設備、顯示設備等硬件和試驗綜合管理平臺組成，系統復雜，技術含量高，涉及參數多，覆蓋的頻段寬。系統中包含了大量的專用測試軟件和算法軟件，主控端軟件通過局域網控制各測試分系統，可控制起爆、同步采集和傳輸通道信號，完成對爆炸自由場壓力、沖擊速度、沖擊加速度、位移、應變和載荷等多種參數的測量任務，設備結構復雜。

1.2 水爆試驗專用測試設備的計量難點

水下爆炸試驗專用測試設備的特點決定了其計量管理上存在困難，主要表現在以下4個方面：

（1）專用測試設備校準困難。專用測試設備結構復雜，輔載的儀器儀表多，由許多通用標準設備、部組件和自研設備組成，不便拆卸；同時，對測量通道測試精度和系統測試精度都有一定的要求，對設備整體的抗沖擊性和環境試驗性需要進行校準測試。由于在設計時多數并未依據可測性原則設計和制造[3]，因此，設備校準困難，需要到原生產廠家或多家計量單位對幾百路測量通道和系統進行校準，計量校準費用和時間成本巨大。

（2）系統化專用計量裝備研制困難。高精尖技術在專用測試設備上的使用及設備測試參數多樣、功能各異，使得研制系統化的專用計量裝備技術比較復雜，研制周期長，所需投資多，實現困難。比較可行的方法是針對不同的測試參數分別設計和研制相應的計量裝備。

（3）傳感器計量不便，測量不確定度分析困難。水下爆炸試驗中的傳感器靈敏度和測量精度較高，由于這些傳感器不易或不能拆卸，只能采取比對的方法進行校準。而目前國內對于沖擊加速度傳感器等的校準一般選擇在沖擊機或振動臺上進行，頻率范圍和幅度范圍與實際爆炸沖擊條件有一定的差異，測量不確定度不易分析。

（4）試驗現場校準測量不確定度分析困難。現場校準的誤差理論上小于實驗室校準，但由于試驗現場環境復雜，校準設備有一定的使用要求，爆炸試驗現場實施校準困難，測量不確定度難以分析，因此，通常采用實驗室校準作為試驗前的測試設備測量精度考核方法，但兩者之間的誤差難以分析確定。

綜上所述，由于專用測試設備專業性強，計量特性和質量控制要求不統一，難以尋找規定的量值傳遞或溯源體系[4]，因此，研究確定科學合理的專用測試設備計量管理方法，對保障計量檢測設備和測量條件準確、計量單位和單位量值統一及水下爆炸試驗安全有效等方面具有重要意義。

2 水爆試驗專用測試設備的計量管理方法

按照設備全壽命全過程質量管理要求，水下爆炸試驗專用測試設備計量管理主要包括設備設計階段、研制階段、靶場驗收階段和使用維護階段的計量管理。

2.1 設計階段的計量管理

設計階段的計量管理主要包括：

（1）靶場在專用測試設備論證中提出可計量性保障需求，提出專用計量保障裝備研制任務，以求在測試設備列裝時形成與試驗鑒定能力同步的計量保障能力。

（2）依據研制任務書要求，制定設備質量與可靠性設計準則和設計方案，靶場組織專家和計量部門進行設計評審，對設備技術指標的可測試性、可校準性、測試接口的標準性實施計量監督。

（3）研制單位制定計量測試技術文件，靶場計量部門進行審查，該文件作為專用測試設備出廠檢測和靶場驗收的技術規范以及設備正常使用中監督管理的依據。

（4）根據相應標準進行輔助校準設備的設計，用于實驗室設備校準、檢查與維護，便于測試設備和校準裝置一同研制和驗收，保障設備交付使用后可實時校準。

2.2 研制階段的計量管理

（1）靶場計量人員和技術監造人員監督研制階段的質量控制過程。檢測設備和試驗設備都應檢定合格且在有效期內，對生產過程中設備的精度和狀態進行認可，其量值溯源合理有效。

（2）出廠檢測前，由專門的計量機構計量專用測試設備測量通道測試精度、系統精度和設備的抗沖擊性能和環境適應性，滿足研制要求的，才可申請出廠檢測和靶場驗收。

（3）正確編制校準規范。靶場計量部門會同研制部門根據設備技術指標、性能要求編制校準技術規范，經專家評審且隨專用測試設備一并驗收。

（4）研制輔助校準設備。依據校準規范，研制輔助校準設備并隨專用測試設備一并驗收，便于實時了解和掌握測試系統的精度和傳感器靈敏度的變化。

2.3 靶場驗收階段的計量管理

由靶場裝備技術管理部門組織，計量部門參加并負責驗收工作中計量技術文件的驗收、設備的校準或功能性檢查。

（1）計量技術文件的驗收。驗收時，除對專用測試設備的設計方案、工作原理、研制情況、技術性能和可靠性進行審查外，還應對測試方法、測試誤差、測試一致性分析等計量技術文件進行計量評審。

（2）開展靶場驗收試驗進行專用測試設備測量精度和功能性檢查，按照校準技術規范進行設備校準，滿足預期使用要求的才能投入使用。

（3）輔助校準設備的驗收。檢查設備的計量、校準證書是否齊全，并按照研制要求和技術性能要求，進行校準功能和校準精度測試。

2.4 使用維護階段的計量管理

專用測試設備和輔助校準設備通過靶場驗收后，列裝并納入計量管理渠道。

（1）按照裝備管理條例建立管理賬冊，嚴格按照周期校準和試驗前校準的要求進行管理，按制定計劃校準并給出校準狀態標識。

（2）建立專用測試設備計量管理規章制度，保證設備正確有效使用。制定計量管理人員崗位責任制、校準制度、維護保養制度、校準人員的培訓制度等。

（3）專用測試設備和輔助校準設備的監督檢查。對計量管理辦法的執行情況、校準人員的資格、校準裝置的考核和控制、校準規范的齊全和有效以及專用測試設備的量值溯源性進行監督檢查。

3 結束語

GJB 5109-2004《裝備計量保障通用要求-檢測和校準》明確規定了裝備在“論證、研制、采購、試驗生產、使用、維修等階段”檢測和校準的要求，以實現為保證裝備的性能參數量值準確一致所進行的全壽命計量保障[5]。水下爆炸試驗專用測試設備全壽命計量必須結合專用測試設備特點，以先進的自動化測試設備檢測技術工作為基礎，在科學管理下，運用多種資源實施專用測試設備計量保障任務的完整體系。只有不斷完善計量管理方法和計量技術，實現體系的良好運轉，才能提高靶場水下爆炸試驗質量，提高試驗鑒定能力和拓展靶場計量職能起促進作用；同時對圓滿完成水下戰武器裝備試驗鑒定任務，使裝備盡早交付部隊盡快形成戰斗力有重要意義。

[1]劉星.軍事裝備試驗計量技術與管理[M].北京：國防工業出版社，2005.

[2]杜亮.專用測試設備校準探討[J].計測技術，2006，26（2）：63-64.

[3]梁志國.軍事計量的挑戰與對策[J].計測技術，2009，29（6）：1-5.

[4]閆道廣，李東.專用測試設備的校準與管理[J].計測技術，2009，29（1）：45-48.

[5]GJB 5109—2004裝備計量保障通用要求-檢測和校準[S].北京：中國標準出版社，2004.