某型導彈控制系統電池自動測試儀設計

王振華，蕭耀友

(中國人民解放軍91515部隊，海南 三亞 572000)

某型導彈控制系統電池為銀鋅貯備電池組，其現有測試設備采用較為陳舊的某通用型銀鋅電池測試儀，主要測量彈上一次電池組的氣體發生器橋絲電阻、加熱器電阻及電池絕緣電阻等激活前的各種電氣參數。其測試方法為全手動測試，測試過程復雜，易產生人工操作、讀數、記錄等誤差。針對此情況設計了一種基于PC機的自動化、數字化、安全可靠的測試儀，可完成電池組氣體發生器電阻、加熱和保溫電阻及絕緣電阻等參數的自動測量或手動測測試，滿足測試過程快速、準確、安全、可靠的要求。

1 總體設計

系統由PC機、控制單元（測量系統）、顯示屏及電源電路等組成，如圖1所示。控制單元由橋絲電阻（小電阻）測量電路、絕緣電阻測量電路、數據巡檢電路、程控放大電路、A/D轉換電路及光繼電器等組成；PC機完成數據接收處理及數據顯示功能。測量量程分別為0~20Ω小電阻和1~100MΩ絕緣電阻。系統軟件采用模塊化、結構化的編程思想，構建人機交互、數據處理過程。

圖1 系統方框圖

2 硬件設計

2.1 橋絲電阻測量電路設計

氣體發生器橋絲電阻要求精度高，阻值較小，安全性要求高。本設計采用DC12V作為整機的輸入電源，保證被測對象的安全、可靠。測量范圍為0~20Ω。橋絲電阻測量原理如圖2所示。

圖2 橋絲電阻測量原理框圖

電源經過限流電阻R（提高安全性）、10mA恒流管提供電阻測量電流，經繼電器轉換電路將被測電阻接入測量回路，測量電流流過被測電阻Rx，再流經標準電阻Rs，Rx和Rs兩端的電壓Vx和Vs經模擬開關分時選通、程控放大、送入A/D轉換器，轉換后的數字量經計算機系統處理后得出被測電阻阻值，得出的測量值與系統預置的參數進行比較判斷，得出合格與否的結論，并將測量值和判斷結果送顯示屏顯示。其運算關系為：

其中，Rx：被測電阻；Vx：被測電阻兩端電壓；Rs：標準電阻；Vs：標準電阻兩端電壓。

2.2 絕緣電阻測量電路設計

絕緣電阻測量電路測量量程為1~100MΩ，原理如圖3。

圖3 絕緣電阻測量原理框圖

R為限流電阻；Rv、Ri為分壓電阻，Rv上電壓Vv，Ri上 電 壓 Vi；Rv/Ri=k，Rv和 Ri上 總 壓 V=kVi；Rx為被測電阻，Rs為電流取樣電阻，Rs上電壓Vs。

2.3 數據巡檢電路

繼電器轉換陣列原理框圖如圖4所示。

圖4 繼電器轉換陣列原理框圖

被測信號經過繼電器陣A和繼電器陣B中的相應繼電器送入測量通道，可通過譯碼驅動控制繼電器陣A和繼電器陣B中的繼電器，任意選擇測量通道來完成對被測對象的測試，可選測量方式方便、靈活。針對被測對象接口固定，將繼電器陣A和繼電器陣B設計在一塊印制板上實現通道切換，簡化設計，提高可靠性。測量時，自動切換被測通道和被測點擬采用高可靠微型繼電器進行切換。通過繼電器陣列既切換測量電源輸入回路至被測電阻，接通取樣回路從被測電阻上取樣電壓。

3 軟件設計

采用結構化程序設計方法和思路，各功能模塊化、子程序化，增加程序的可讀性與交互性。可以選擇自動測試或手動測試，測試流程圖（自動測試）如圖5所示。

圖5 測試工作流程圖

主界面下通過下拉菜單選擇相應電池組（型號配備相應電池組測試配置文件，根據型號不同對出廠產品裝載不同電池組測試配置文件），在啟動測試后自動按順序測量每個通道的電阻值和絕緣電阻，對測試結果進行顯示和自動判讀。

3.1 檢測設備自檢

檢測設備自檢包括上電自檢和測試自檢。上電自檢包括存儲單元清零、程序初始化、輸出電流值檢查、接口檢查等。上電自檢通過后，即可進行測試自檢；上電自檢若出現異常則不允許進行測試操作，通過指示燈、上位機顯示屏進行提示，并對故障進行定位。測試自檢：將測試堵頭連接到測試電纜測試端，運行自動測試程序，對單元和測試電纜進行檢查。該過程與真實的測試過程一致。

3.2 對被測設備測試及數據處理

將被測設備連接到測試電纜測試端；接通供電開關，單元上電自檢，然后自動運行測試程序，對被測設備的電阻進行測量；在每一項電阻測量時，將結果與標準參數（或判據）進行對比，給出判斷結論，顯示該項測量結果，并將測量結果實時保存。如果測量過程中出現故障，則停止測量并通過上位機顯示屏提示。用測試主機對測試數據進行處理，以數據庫形式貯存完整測試信息。測試過程中將數據上傳到主機中。主機對測試數據進行處理，形成包含被測件編號、參數序號、參數名稱、判據、測量值及結論等的完整的測試信息貯存在數據庫中；在主機上實現對數據的瀏覽、查詢和打印。

4 系統調試

利用本系統對一個高精度高阻值的電阻箱比對實驗對測試儀的準確度進行測試，測量結果如表1所示。從表1可知，測試儀的準確度達到±1%，多次重復比對實驗，準確度很穩定，基本保持不變。

表1 系統調試數據比對表

5 結語

該設計以安全可靠為研制指導思想，專用于某型戰略導彈控制系統電池組回路阻值及各接點到外殼絕緣電阻進行測試，利用PC機瀏覽、查詢以及打印測量數據和判斷結論，避免人工操作、讀數、記錄中產生的失誤，滿足測試過程快速、準確、安全、可靠的要求。