某型電子時間引信電參數(shù)綜合測試系統(tǒng)設(shè)計＊

王曉方，羅 雷

（武警工程學院，西安 710086）

0 引言

與傳統(tǒng)電子時間引信相比，某型電子時間引信呈現(xiàn)出以下新特點：

1）與火控計算機的信息實時交聯(lián)?；鹂赜嬎銠C通過裝定器實現(xiàn)與引信的可靠通信即各種信息數(shù)據(jù)的自動裝定，并根據(jù)預(yù)警系統(tǒng)捕捉到的目標信息參數(shù)實時更新裝定數(shù)據(jù)。

2）采用儲能電容作為斷電后電子部件正常工作的能量供應(yīng)裝置。裝定器在給引信裝定數(shù)據(jù)的同時對儲能電容進行充電，提高了系統(tǒng)工作可靠性。

3）安保系統(tǒng)的解保控制策略采用的是將發(fā)動機燃燒室壓力作為引信安保系統(tǒng)解除保險的第一環(huán)境力；裝定電纜切斷信號和加速度開關(guān)組合并設(shè)置時間窗作為解除保險的第二環(huán)境力。

4）采用物理絕火和程序絕火以保證彈丸在預(yù)定時間未發(fā)生作用而處于安全狀態(tài)。

5）具有發(fā)動機點火控制功能，確保發(fā)動機電點火頭平時處于短路狀態(tài)，僅在引信完成作用時間裝定并接收到發(fā)火信息后處于待發(fā)狀態(tài)，防止在儲存、運輸、勤務(wù)處理過程中靜電和電磁干擾導致火箭彈意外發(fā)火，以及作戰(zhàn)使用時的誤作用。

電子部件作為該引信系統(tǒng)的通信與控制中心，是引信生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制的關(guān)鍵，因此電子部件電參數(shù)測試在整個電子時間引信的性能檢測體系中占有極其重要的地位［1］。

1 電參數(shù)檢測分析［2］

根據(jù)此電子時間引信的特點以及工作原理，為保證引信正常功能的實現(xiàn)，需要檢測以下電參數(shù).

1.1 通信可靠性

引信在工作時，裝定器通過RS422串行通信接口，接收火控計算機解算的作戰(zhàn)諸元信息和發(fā)火控制信息，并將這些信息以RS232串行協(xié)議按編碼序號分發(fā)給相應(yīng)引信，與此同時，將各引信的裝定和火箭發(fā)動機發(fā)火準備狀態(tài)反饋給火力控制計算機。整個過程中，裝定器充當了火控計算機和電子時間引信聯(lián)接的橋梁，負責雙向信息的收集與分發(fā)。因此，為了保證整個武器系統(tǒng)正常工作，引信與裝定器之間必須具備很高的通信可靠性。

1.2 火箭發(fā)動機發(fā)火電流

引信在完成了作用時間裝定并接收到發(fā)火電壓后會向火箭發(fā)動機點火藥盒輸出一定大小的電流引爆藥盒裝藥，因此必須保證發(fā)火電流不能小于額定值。

1.3 儲能電容充電后可持續(xù)工作時間

引信充電完成后，切斷外部電源，儲能電容供引信電路可持續(xù)工作時間不能小于額定時間。

1.4 第二環(huán)境力解除保險信號

火箭彈點火飛離炮口時，裝定電纜被切斷，即引信被斷電，引信檢測到斷電信號后，會啟動一個時間窗，在該窗口內(nèi)，加速度上升到一定程度，慣性開關(guān)閉合，則計時電路開始計時，直到確?；鸺w行到炮口安全距離之外時，引信輸出解保電信號起爆電點火管，電點火管起爆產(chǎn)生的氣體推動擋銷運動，傳爆序列對正，引信的第二道保險被解除。

解除二保電信號出現(xiàn)的時間為T解二保，幅值不小于U解二保。

1.5 電擊發(fā)管點火信號

當火箭彈飛行到裝定時間時，引信輸出起爆脈沖，引爆電擊發(fā)管使引信起爆，點火信號出現(xiàn)的時間為T裝定，幅值不小于U點火。

1.6 絕火性能

如果計時超過裝定時間，程序控制起爆電容泄能，同時物理冗余RC泄能電路控制電容在一定時間內(nèi)泄能完畢，以保證未爆彈藥的陣地處理安全。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

在全面系統(tǒng)分析電子部件工作原理基礎(chǔ)上，結(jié)合對電子部件的測試分析，首先確定電子部件綜合測試系統(tǒng)應(yīng)具備的基本功能，其框架如圖1所示。

測試系統(tǒng)的基本功能包括：

1）模擬發(fā)射環(huán)境?？刂齐娮硬考募与?、斷電以及模擬發(fā)火器產(chǎn)生發(fā)火脈沖信號。

2）通信功能。測試系統(tǒng)具備給電子部件裝定時間信息、發(fā)火信息以及取消發(fā)射信息的功能，同時能夠接收電子部件的反饋信息。

3）測試控制功能。測試系統(tǒng)最核心的功能，控制和管理電子部件電參數(shù)的測試過程；測試系統(tǒng)能夠?qū)﹄娮硬考M行單項電參數(shù)的測試，并具有快速自動測試功能，且能根據(jù)測試結(jié)果判定電子部件合格與否。

4）顯示功能。測試系統(tǒng)測試狀態(tài)指示、裝定時間顯示以及測試結(jié)果顯示。

5）測試結(jié)果提示功能。測試系統(tǒng)能夠以不同的聲響效果以及不同顏色的指示燈對測試結(jié)果分別進行正確提示和錯誤提示。

據(jù)此建立檢測系統(tǒng)的功能框圖如圖1所示。

圖1 測試系統(tǒng)基本功能結(jié)構(gòu)框圖

按照模塊化設(shè)計思想，將測試系統(tǒng)各功能模塊按照一定的邏輯關(guān)系連接起來組成如圖2所示的硬件結(jié)構(gòu)框圖［3］。

圖2 測試系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

測試系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：電源管理部分、鍵盤（裝定時間選擇鍵盤和測試控制鍵盤）、裝定時間選擇控制器、測試控制器以及顯示裝置（發(fā)光二極管和LED數(shù)碼管顯示）。

測試系統(tǒng)工作原理為：利用測試端子將電子部件和測試系統(tǒng)連接起來，測試系統(tǒng)上電后，操作裝定時間選擇鍵盤選定裝定時間并通過LED數(shù)碼管顯示；操作測試控制鍵盤控制和管理測試過程：對鍵盤中不同按鍵的操作，測試系統(tǒng)將執(zhí)行不同的參數(shù)測試功能，測試結(jié)果通過發(fā)光二極管和LED數(shù)碼管顯示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)軟件程序主要包括主程序、自動檢測子程序、通信測試子程序、基本動作測試子程序、持續(xù)時間測試子程序和絕火功能測試子程序，程序的編寫采用單片機匯編語言［4］。限于篇幅，只列出主程序的流程圖。

3.1 主程序

實現(xiàn)程序的初始化和程序的調(diào)用，判斷鍵盤上哪個按鍵被按下，執(zhí)行相應(yīng)的程序，測試儀的鍵盤包括數(shù)據(jù)裝定鍵盤和測試鍵盤，測試鍵盤主要有“發(fā)動機點火”、“持續(xù)時間”、“通信”、“絕火”、“加電／斷電”和“自動測試”。主程序流程圖如圖3所示。

圖3 測試控制器主程序流程圖

3.2 自動檢測子程序

按照通信可靠性測試、基本動作測試、持續(xù)時間測試和絕火性能測試的先后順序進行自動檢測。

3.3 通信可靠性測試子程序

通過裝定鍵盤在裝定時間范圍t1～t2內(nèi)，從起始時間t1開始按照裝定時間間隔t3，給引信電子部件自動裝定時間，每個時間數(shù)據(jù)裝定n次，根據(jù)引信反饋結(jié)果判斷通信是否可靠，若可靠則裝定下個時間，依次進行，直至時間t2。

3.4 基本動作測試子程序

基本動作測試包括發(fā)動機點火信號測試、解二保信號時間及其幅值測試、點火信號時間（裝定時間）及其幅值測試。

3.5 持續(xù)時間測試子程序

測試引信儲能電容充電完成后，其儲存的能量供引信電路正常工作的時間不能小于T。給引信裝定最長時間t2，啟動引信工作，測試儀計時到T時判斷儲能電容兩端電壓是否大于額定值。

3.6 絕火性能測試子程序

檢測當超過裝定時間時，引信絕火電路開關(guān)是否導通，如果正常導通，則儲能電容兩端電壓將會發(fā)生變化，以此作為判斷的依據(jù)。

4 實驗驗證

研制出的原理樣機及其與引信電子部件的連接如圖4所示。測試系統(tǒng)由測試端子、連接電纜以及測試儀組成。

圖4 原理樣機及其與引信電子部件連接圖

測試端子用作測試儀和電子部件之間相互連接的橋梁，端子上共設(shè)計了8個夾口，測試時夾住電子部件測試引線。這8個夾口分別為：電源負極輸入接口、電源正極輸入接口、通信接口、發(fā)火大電流輸出接口、解二保信號輸出接口、點火信號輸出接口、電源負極輸入接口以及儲能電容放電輸出接口，此外，在測試端子側(cè)面還設(shè)計了一個接口用于連接測試電纜。測試電纜兩個接口分別與測試儀和測試端子相連接。

實驗前首先確保電子部件測試引線與電子部件焊接牢靠，然后將電子部件測試引線分別夾在測試端子的對應(yīng)夾口上，并確保夾接可靠，再將測試電纜一端接在測試端子側(cè)面的接口上，另一端和測試儀接口相連，最后將測試儀電源接通。

實驗準備工作完成之后，按以下步驟進行實驗：

1）打開測試儀電源開關(guān)，電源指示燈指示綠色，表明測試儀加電成功；

2）操作裝定時間選擇鍵盤，通過數(shù)碼管觀察各按鍵功能是否正常；

3）按下測試控制區(qū)“加電／斷電”按鍵，觀察加電／斷電指示燈能否正常指示；

4）按下“自動測試”按鍵，觀察測試儀能否自動完成各電參數(shù)測試；

5）依次按下其余各測試按鍵，觀察測試儀各按鍵功能是否正常。

如圖5所示為測試系統(tǒng)工作中狀態(tài)。

經(jīng)過多次操作，測試儀運行可靠、穩(wěn)定，各按鍵功能正常，能夠?qū)崿F(xiàn)電子部件各電參數(shù)的測試，單發(fā)電子部件測試時間小于1 min。

圖5 測試系統(tǒng)工作過程中

5 結(jié)論

文中在分析了引信檢測電參數(shù)的基礎(chǔ)之上，設(shè)計了一種基于單片機的引信電參數(shù)檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，具有很好的人機交互性能，使用靈活方便，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程中引信電子部件電參數(shù)的現(xiàn)場檢測，具有較高的經(jīng)濟價值。

［1］ 徐愛鈞.智能化測量控制儀表原理與設(shè)計［M］.北京：北京航空航天大學出版社，1995.

［2］ 李彥學，智墩旺.無線電與電子時間引信［M］.北京：兵器工業(yè)出版社，1996.

［3］ 李學海.PIC單片機實用教程［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2006.

［4］ 向紅軍，雷彬.便攜式表面粗糙度測試儀設(shè)計［J］.計算機測量與控制，2006，14（5）：692－694.