火箭系統(tǒng)電纜測試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

曾軒，史永亮，吳艷順，于曉敏，史金倩

（中國人民解放軍96630部隊，北京102206）

火箭系統(tǒng)電纜測試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

曾軒，史永亮，吳艷順，于曉敏，史金倩

（中國人民解放軍96630部隊，北京102206）

針對火箭系統(tǒng)電纜的高可靠性的要求，設(shè)計了一個用于檢測其導(dǎo)通、絕緣及精度的測試系統(tǒng)。論述了系統(tǒng)的邏輯控制單元、通路測量單元及絕緣測量單元，通過研究表明該系統(tǒng)測試精準(zhǔn)、定位準(zhǔn)確、可擴展性強，能實現(xiàn)可靠的火箭系統(tǒng)電纜檢測。

電纜；導(dǎo)通；絕緣；精度；測試系統(tǒng)

火箭系統(tǒng)電纜是火箭的神經(jīng)系統(tǒng)，是把火箭的各個級、段有效聯(lián)接起來的關(guān)鍵，其可靠性關(guān)系到火箭發(fā)動機甚至于整個火箭系統(tǒng)的安全[1]。火箭系統(tǒng)上繁雜的電纜，數(shù)以千計的導(dǎo)線、數(shù)以萬計的接頭檢測點[2]，其導(dǎo)通、絕緣及精度要求不能有半點差錯，否則就容易造成整個火箭系統(tǒng)的發(fā)射失敗。

本文著重研究對復(fù)雜火箭系統(tǒng)電纜的所有導(dǎo)線及接頭檢測點的導(dǎo)通、絕緣有效檢測，從測試系統(tǒng)原理及軟件進行研究，自主設(shè)計研究一套完整的較為先進的火箭系統(tǒng)電纜導(dǎo)通絕緣測試設(shè)備，旨在通過對電纜全導(dǎo)線及全接頭的有效測試，保證電纜的有效性，并迅速定位電纜的故障導(dǎo)線及故障接頭點，確保電纜的可靠性。

1 系統(tǒng)原理及模塊設(shè)計

火箭系統(tǒng)電纜測試系統(tǒng)的總體設(shè)計見圖1.系統(tǒng)主要由控制器單元、邏輯控制單元、通路測試單元、絕緣測試單元、繼電器矩陣單元、人機接口單元和電源單元組成[3]。系統(tǒng)的運行流程見圖2.

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計

圖2 系統(tǒng)運行流程

控制器單元完成測試的邏輯控制、測量接點的切換、測量單元的啟停、測量結(jié)果的讀取及人機對話等工作。

邏輯控制單元主要由譯碼驅(qū)動電路組成，在接到控制器發(fā)出的控制命令后，經(jīng)過譯碼，向測量單元和繼電器矩陣單元發(fā)出相應(yīng)的控制信號或從測量單元讀取測量結(jié)果。

繼電器矩陣單元接受來自邏輯控制單元的控制信號，將要求的被測接點切換到測試線上[4]。

通路測量單元和絕緣測量單元接受到邏輯控制單元的控制信號后，首先將相應(yīng)的測量電路切換到測試線上，并啟動相應(yīng)的操作，測量結(jié)束后在邏輯控制單元的控制下將測量結(jié)果送入控制器完成測量的過程。

人機接口單元負(fù)責(zé)接受操作者的測試要求及其他信息，并將測試信息和結(jié)果顯示、打印。

電源單元為分散式供電系統(tǒng)，各單元由一次電源供電，二次電源相互隔離并由各單元自帶。

1.1 控制器單元

控制器單元擬采用PC/104嵌入式計算機為主控制器。測試控制軟件存于電子硬盤中。系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計的程序、用戶輸入的控制操作及實時測試的情況通過邏輯控制單元向測量單元和繼電器矩陣單元發(fā)出相應(yīng)的控制命令或從測量單元讀回測量結(jié)果，同時通過人機接口單元完成測試接口和信息的顯示。

1.2 邏輯控制單元

該單元主要由譯碼驅(qū)動電路和光電隔離電路組成。其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 邏輯控制單元

邏輯控制單元與控制器單元通過PC104總線連接，邏輯控制單元接到控制器單元發(fā)出的控制命令后，經(jīng)過譯碼產(chǎn)生控制信號，控制信號經(jīng)光電隔離、驅(qū)動后送入測試總線，通過測試總線傳遞給測試單元和繼電器矩陣單元。

1.3 通路測量單元

通路測量單元的如圖4所示。

圖4 通路測量單元

繼電器矩陣單元在控制器單元和邏輯控制單元的控制下，將被測點切換至總線模板的測試線上，同時通路測量單元內(nèi)部的接口電路根據(jù)接收到的控制信號將測試總線上的測試線切換到測試電路中，測試電路完成測試后，將測試結(jié)果通過測試總線上傳。

通路測試的工作原理如圖5所示。

圖5 通路測試原理圖

通路測試實際上是測量被測點之間的電阻值，并與標(biāo)準(zhǔn)閾值相比較，進而確定通路狀況是否合格[5]。圖中Rx為待測電阻，恒流源產(chǎn)生電流為I的恒定電流，恒流源流經(jīng)Rx產(chǎn)生的電壓為Uo，

則：Uo=I*Rx

因此：Rx=Uo/I.

A/D變換電路在測量出Uo后，即可求出被測點之間的電阻。

1.4 絕緣測量單元

絕緣測量單元的如圖6所示。

圖6 絕緣測量單元

繼電器矩陣單元在控制器單元和邏輯控制單元的控制下，將被測點切換至總線模板的測試線上，同時絕緣測試單元內(nèi)部的接口電路根據(jù)接收到的控制信號將測試總線上的測試線切換到測試電路中，測試電路完成測試后，將測試結(jié)果通過測試總線上傳。

2 軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件平臺為Windows XP.電纜測試系統(tǒng)的所有工作都是在測試軟件的控制下進行的，測試軟件所要完成的主要功能如下。

2.1 系統(tǒng)自檢模塊

自檢內(nèi)容包括測量電路精度自檢和切換繼電器功能自檢。測量精度自檢通過測量測試儀內(nèi)部預(yù)設(shè)精密電阻值并與標(biāo)稱值相比較來完成[6]。切換繼電器自檢主要檢查繼電器通斷功能及絕緣性能。

2.2 測點切換模塊

測試儀測試方法有單點測試、按圖測試和全排列組合測試三種。單點測試較為簡單，只需按要求吸合對應(yīng)的繼電器并進測量即可。全排列組合測試是單元測試的完全排列，測點切換按單點測試的方法順序進行。按圖測試是單點測試和全排列組合測試的折中，可以兼顧測試精度與速度的要求，測試時按圖紙給定的等位點進行全排列組合測試。測點切換時需同時吸合多組繼電器。

2.3 測量電路切換模塊

測量電路的切換類似于被測點切換，按地址要求控制相應(yīng)的切換繼電器吸合即可完成切換。

2.4 測量判別模塊

測量判別模塊的主要任務(wù)是送入測試信號，啟動A/D轉(zhuǎn)換，讀回測量結(jié)果，與標(biāo)準(zhǔn)值對比等。

2.5 人機對話模塊

該模塊的主要功能有顯示測試軟件主界面，接受用戶輸入的測試命令、測試條件，顯示測試結(jié)果等。

3 結(jié)束語

本文論述了火箭系統(tǒng)電纜測試系統(tǒng)的設(shè)計原理，通過對系統(tǒng)的控制器單元、邏輯控制單元、通路測試單元、絕緣測試單元詳細(xì)論述，完成了測試系統(tǒng)的整體架構(gòu)及各模塊的設(shè)計研究。針對系統(tǒng)實現(xiàn)，設(shè)計了用于測試的輔助軟件，能夠有效完成測試系統(tǒng)的各項功能。

[1]羅云林，吳林.航空多芯電纜檢測系統(tǒng)設(shè)計[J].控制工程，2009，16（03）：342-345.

[2]陳衛(wèi)，王莉.航空電纜故障在線檢測與定位技術(shù)研究[J].飛機設(shè)計，2010，30（02）：62-67.

[3]閆華.空空導(dǎo)彈電阻負(fù)載自動測試系統(tǒng)設(shè)計[J].微計算機信息，2010，26（3-2）：33-35.

[4]楊峰.利用單片機實現(xiàn)多路矩陣切換[J].機電工程技術(shù)，2004，33（04）：46-48.

[5]魏書寧，龔仁喜，劉珺.電力電纜故障檢測的方法與分析[J].計算技術(shù)與自動化，2005，24（03）：124-126.

[6]李蘋慧，林輝.航空整機電纜自動測試系統(tǒng)的設(shè)計[J].計算機測量與控制，2010，18（04）：789-791.

Design and Implementation of a Rocket System Cable Test System

ZENG Xuan，SHI Yong-liang，WU Yan-shun，YU Xiao-min，SHI Jin-qian
（PLA 96630 Units，Beijing 102206，China）

In order to meet the requirement of high reliability of rocket system cable，a test system is designed to detect the continuity，insulation and precision of rocket system cable.The system of logic control unit，path measurement unit and insulation measurement unit are discussed in detail.The research shows that the system is accurate and scalable，and can realize reliable cable detection of rocket system.

cable；conduction；insulation；accuracy；test system

TJ760.6

：A

：1672-545X（2017）01-0220-03

2016-10-22

曾軒（1985-），男，江西豐城人，碩士，工程師，從事網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究。