基于LabWindows/CVI 的引信自動測試系統設計

謝 冰 鄭 賓

(中北大學儀器科學與動態測試教育部重點實驗室 太原 030051)

0 引 言

引信作為導彈的重要組成部分，其性能的好壞直接影響導彈的總體戰術指標，因此在研制過程中和投入生產后對引信產品進行嚴格的測試是非常必要的。目前，引信測試大多采用的是人工測試的方法，由于引信參數繁多，信號復雜，該方法在使用的過程中需要很大的工作量，且過于繁瑣，從而引起了較大的測量誤差。鑒于此，本系統基于虛擬儀器的測試理念，以Labwindows/CⅥ為軟件開發平臺研制出穩定性高、人機界面友好、操作簡便的引信自動測試系統。

1 測試原理

根據引信產品的要求，引信自動測試系統主要由測控計算機、產品供電單元、信號調理單元和目標模擬器單元、通用儀器控制單元(示波器、萬用表、計數器)等組成。引信自動測試系統的測試原理如圖1 所示。

圖1 引信自動測試系統的測試原理框圖

該測試系統在工業控制計算機的統一控制下完成，根據測試任務的要求，操作控制系統首先指定產品實現自檢。在自檢正常后，操作控制系統按照操作指令通過測控單元及接口可完成對引信產品綜合性能的光信號和電信號的測量。其中，計算機和引信產品間的通信由RS422 通信接口卡來完成的;模擬信號產生模塊、光電參數測量模塊是通過NI 公司的PXI－6251 高速數據采集卡、橫河DL系列示波器和Agilent 53131A 計數器處理完成的;電源單元測量模塊和接口阻值測量模塊是通過Agilent 34410A 數字萬用表來完成的;Agilent 34110A 數字萬用表、Agilent 53131A 計數器和DL 系列示波器通過一塊GPIB 接口來進行控制;目標模擬器單元主要包括殼體、4 路光接收耦合系統、4 路光發射準直系統、4 路光開關和光纖控制器，其中光纖控制器控制4 路光開關的打開和關閉用以實現激光引信產品與測試設備的光電連接。

2 硬件設計

測試系統的硬件選用NI 公司的PXI 總線工控機、PXI－8431/2串行接口卡、PXI－6251 A/D 卡、GPIB 接口卡、橫河DL850 型示波器、Aglient 34410A 六位半數字萬用表、Aglient 53131A 型計數器、多模光開關、朝陽線性一體化電源。硬件單元包括直流電源控制模塊，電壓、電流、接口電阻采集模塊，數字脈沖信號采集模塊，高速信號采集，噪聲信號測量模塊。工控機通過PXI－6251 的I/O 口繼電器開關陣列，把相應的測試項目切換到萬用表、計數器、示波器上，利用LabWindows/CVI 提供的GPIB/GPIB488.2 函數庫控制3 臺通用儀器來完成對電壓、電流、接口阻值、數字脈沖信號、高速信號和噪聲信號的測試。引信自動測試系統的硬件設計結構如圖2 所示。

2.1 直流電源控制模塊

該模塊由接口板、電壓信號調理模塊、繼電器控制模塊、朝陽線性一體化電源等組成，為系統正常工作提供電源電壓及產品供電電流的檢測。該單元根據系統供電要求，通過PXI－6251 的I/O 接口控制繼電器開關陣列，按要求為引信產品提供+27 V 電源、+20 V 電源、+5 V 電源及+15～+32 V 可調的直流電源。

2.2 電壓、電流、接口電阻采集模塊

該采集模塊主要完成對引信產品的電壓、電流、接口靜態電阻的精確測試，通過利用PXI－6251 的I/O 口來控制繼電器開關陣列，由數字萬用表(agilent34410A)來測量，主控計算機通過GPIB 總線讀取數字萬用表中的測試數據，并對采集測試結果進行顯示、數據分析和保存。

2.3 數字脈沖信號采集模塊

此模塊完成對數字信號的精確測試，包括測試項目中的自炸時間、小目標發射時鐘、I 象限發射基準UCLK1、可變延時。利用PXI－6251 的I/O 口來控制繼電器開關陣列，由計數器(agilent34410A)來測量，主控計算機通過GPIB 總線讀取計數器中的測試數據，并對采集測試結果進行顯示、數據分析和保存。

圖2 引信自動測試系統的硬件結構框圖

2.4 高速信號和噪聲信號測量模塊

高速信號和噪聲信號測量模塊利用橫河公司的DL 系列示波器來測量，包括執行級信號1、點火信號、自炸信號、引信開啟信號、主通道接收噪聲、輔助通道接收噪聲、觸發信號、主通道遙測信號、輔助通道遙測信號、目標識別信號、點火信號2 等信號的采集測量，主控計算機通過GPIB總線讀取示波器中的測試數據，并對采集測試結果進行顯示、數據分析和保存。

3 系統軟件設計

3.1 開發平臺及軟件組成

系統軟件基于虛擬儀器原理，以LabWindows/CVI 為軟件開發平臺。LabWindows/CVI 適用于各種測試、控制、故障分析及信息處理軟件的開發，尤其是大型、復雜的測試軟件。系統軟件主要包括系統登錄模塊、系統自檢測模塊、電源控制模塊、儀器控制模塊、數據庫模塊、報表生成打印模塊等。其中登錄模塊用于校驗屏幕輸入的用戶名及密碼，判斷相應用戶的訪問權限;系統自檢測模塊可實現對電源、計數器、萬用表、示波器的開機自檢;電源控制模塊主要為系統各部分提供相應電壓;儀器控制模塊通過LabWindows/CVI 提供了GPIB/GPIB488.2 函數庫對計數器、萬用表、示波器進行控制，完成相應的測試;數據庫模塊利用數據庫接口工具包SQL Toolkit 完成測試結果的查詢與存儲;報表打印模塊完成相應測試報表的打印。測試系統軟件的流程圖如圖4 所示。

圖3 測試系統軟件的流程圖

3.2 測試軟件功能介紹

引信綜合測試系統的主要功能是完成引信+ 5 V、+20 V、+27 V 電源和+27 V_執行電源的電壓、電流，探測器偏壓，接收電源的電壓，自炸時間，延遲時間，時鐘信號，主通道遙測信號和參考通道遙測信號，目標識別信號，近炸延時啟動信號，執行級信號，自炸信號等相關項目的測試。該軟件控制整個系統工作，實現數據顯示、存儲、處理和分析，并生成測試報表。測試軟件主界面共包括五部分:測試項目選擇區、電源及輸出狀態顯示區、測試項目及測試結果顯示區、操作及狀態信息顯示區和測試結果顏色說明區。測試項目選擇區包括一些在測試中常用到的測試功能按鈕，包括:阻值檢測、初測、復測、最終測試、復位、手動測試、查詢數據、退出系統等;電源及輸出狀態顯示區用來顯示測試當中+27 V 電壓、+20 V 電壓、+5 V 電壓、+27 V_ZX 電壓、ES 信號、ALOG 信號、光路1、光路2、光路3、光路4 的開啟與否狀態;測試項目及測試結果顯示區用于顯示測試的項目名稱及對應的測試結果;操作及狀態信息顯示區實時顯示測試中系統動作的步驟及狀態;測試結果顏色說明區提示了測試結果的顏色代表含義。測試系統的軟件主界面如圖4 所示。

圖4 引信自動測試系統主界面

4 實驗測試結果

以電壓、電流采集模塊的測試結果為例，如表1 所示。主控計算機通過PXI－6251 的I/O 口控制繼電器開關陣列來獲取引信產品的被測信號，利用LabWindows/CVI 提供的 GPIB/GPIB488.2 函數庫控制數字萬用表(agilent34410A)來完成對+5 V 電流、+20 V 電流、接收電源電壓、探測器偏壓等項目的測量，主控計算機從GPIB 總線中讀取數字萬用表中的測試數據，并對采集測試結果進行顯示。從表1 中可以看出，在初測、復測、最終測試等試驗中各參數的測試結果準確且重測的一致性好。

表1 為電壓、電流采集模塊的測試結果

5 結 論

本引信自動測試系統已交付引信研制單位使用，實際運行表明該系統軟硬件設計合理、性能穩定、人機界面友好且操作簡便。完全滿足了引信自動測試的需要。

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