電子類(lèi)備件貯存失效模式及測(cè)試方法研究

馬燕，孟宏，崔人偉，李海英

（總裝工程兵科研二所，北京 100093）

掃雷車(chē)備件在貯存過(guò)程中，隨著貯存時(shí)間的增加，將出現(xiàn)各類(lèi)技術(shù)性能變化的情況，如不能進(jìn)行有效的質(zhì)量管理及控制，大量備件將因貯存失效而退役。以電子類(lèi)備件為研究對(duì)象，開(kāi)展掃雷車(chē)備件貯存試驗(yàn)測(cè)試研究，加強(qiáng)貯存質(zhì)量管理與控制手段建設(shè)，將有效提高裝備器材貯存可靠性及軍事、經(jīng)濟(jì)效益[1]。

1 掃雷車(chē)備件貯存失效模式及影響因素

1.1 掃雷車(chē)電子類(lèi)備件基本失效模式

掃雷車(chē)電子類(lèi)備件主要有發(fā)控器、自動(dòng)定深控制盒、爆掃盒、電控箱、遠(yuǎn)程控制器、頻標(biāo)和激磁電路模塊、綜合數(shù)字單元等。備件貯存可靠性問(wèn)題，指?jìng)浼诒恢圃斐鰜?lái)，進(jìn)入庫(kù)存后，在連續(xù)存放期間技術(shù)性能變化，進(jìn)而導(dǎo)致備件整體性能或部分性能失效的程度問(wèn)題[2]。掃雷車(chē)電子類(lèi)備件失效模式見(jiàn)表1。

1.2 影響因素

掃雷車(chē)電子類(lèi)備件貯存失效模式影響因素可歸納為材料、工藝、環(huán)境及外力等。電容繞組失效、阻尼介質(zhì)退化、容值變化可導(dǎo)致自動(dòng)定深控制盒、頻標(biāo)和激磁電路模塊等元件參數(shù)變化。環(huán)境溫度、濕度對(duì)其有一定影響，主要與貯存期介質(zhì)退化有關(guān)；因短路及開(kāi)路開(kāi)關(guān)、級(jí)間插座斷路裝置、焊接頭機(jī)械失效等導(dǎo)致爆掃盒、綜合數(shù)字單元參數(shù)匹配發(fā)生的變化，主要受工藝和外力影響。材料和工藝為貯存前管理控制因素，貯存后對(duì)環(huán)境控制可適當(dāng)延緩?fù)嘶КF(xiàn)象發(fā)生[3]。電子類(lèi)備件技術(shù)性能管控，應(yīng)針對(duì)具體備件貯存可靠度變化趨勢(shì)，把握性能測(cè)試時(shí)機(jī)，采取有效測(cè)控手段[4]。

表1 掃雷車(chē)電子類(lèi)備件失效模式Table1 Failuremodes of minesweeping car components

2 掃雷車(chē)電子類(lèi)備件檢測(cè)適配器設(shè)計(jì)

2.1 測(cè)試系統(tǒng)組成及功能

2.1.1 系統(tǒng)組成

測(cè)試系統(tǒng)主要由通用測(cè)試平臺(tái)、適配器、測(cè)試電纜及相關(guān)附件組成。

通用測(cè)試平臺(tái)以PXI，GPIB總線儀器設(shè)備為核心，為火控系統(tǒng)電子類(lèi)備件提供所需要的各類(lèi)測(cè)試資源，為被測(cè)件提供激勵(lì)信號(hào)和響應(yīng)測(cè)試信號(hào)。

適配器采用基于連接器、適配器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，測(cè)試資源不直接與被測(cè)對(duì)象UUT相連，連接器連接測(cè)試資源；適配器連接UUT設(shè)備，適配器和連接器之間通過(guò)插座接口實(shí)現(xiàn)互連。在適配器內(nèi)部封裝了信號(hào)調(diào)理模塊，可完成對(duì)被測(cè)信號(hào)放大、濾波、提供電子負(fù)載、分配測(cè)試資源等任務(wù)，測(cè)試電纜，實(shí)現(xiàn)與被測(cè)器材的物理連接。

2.1.2 系統(tǒng)功能

1）性能測(cè)試。系統(tǒng)按照“綜合測(cè)試”→“故障分析定位”的設(shè)計(jì)思路，根據(jù)不同備件的維護(hù)需求，指導(dǎo)維護(hù)人員對(duì)貯存期電子類(lèi)備件進(jìn)行定期檢測(cè)和通電老煉，使備件的技術(shù)狀態(tài)保持良好。

2）維護(hù)管理。對(duì)不同貯存期電子類(lèi)備件實(shí)現(xiàn)基于需求的維護(hù)管理，系統(tǒng)根據(jù)備件的維護(hù)周期自動(dòng)提醒管理人員按規(guī)定進(jìn)行維護(hù)。

3）信息管理。系統(tǒng)存儲(chǔ)測(cè)試信息，生成測(cè)試結(jié)果報(bào)表，可實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的查詢和管理；另一方面，可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化信息接口與上層的信息管理系統(tǒng)互聯(lián)。

2.2 硬件方案

通用測(cè)試平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)方案，應(yīng)從掃雷車(chē)火控系統(tǒng)電子類(lèi)備件的測(cè)試需求出發(fā)。火控部件測(cè)試系統(tǒng)需要檢測(cè)或產(chǎn)生的原始信號(hào)主要包括直流電流、直流電壓、交流電壓、交流電流、電阻、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、波形曲線、視頻圖像、靜態(tài)數(shù)字IO、隔離數(shù)字IO、高速數(shù)字IO，Counter/Timer和RS232，CAN總線等信號(hào)，為此測(cè)試系統(tǒng)需要具備以下資源：

1）數(shù)字萬(wàn)用表，與多路開(kāi)關(guān)組成多路掃描系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)低速、高精度信號(hào)的采樣；

2）示波器，與開(kāi)關(guān)配合完成交流快變信號(hào)的測(cè)試，包括頻率、上升沿時(shí)間、下降沿時(shí)間等；

3）A/D模塊，完成小信號(hào)和慢變信號(hào)的測(cè)試；

4）D/A模塊，用以提供測(cè)試系統(tǒng)所必需的激勵(lì)信號(hào)、自校準(zhǔn)信號(hào)等；

5）任意波形發(fā)生器，產(chǎn)生測(cè)試任務(wù)中需要的中頻激勵(lì)信號(hào)和一些不規(guī)則信號(hào)；

6）數(shù)字IO，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字信號(hào)的輸入、輸出操作，含普通靜態(tài)IO和隔離IO模塊；

7）模式IO，完成具有嚴(yán)格時(shí)序關(guān)系的數(shù)字信號(hào)的測(cè)試，如計(jì)算機(jī)內(nèi)存時(shí)序等；

8）計(jì)數(shù)器，完成一些有嚴(yán)格同步關(guān)系和時(shí)序關(guān)系的測(cè)試任務(wù)；

9）多路開(kāi)關(guān)和矩陣開(kāi)關(guān)，多路開(kāi)關(guān)和矩陣開(kāi)關(guān)完成信號(hào)通路的切換和信號(hào)的隔離；

10）RS232模塊，完成RS232，RS422，RS485等信號(hào)的測(cè)試與分析；

11）CAN模塊，完成CAN總線設(shè)備的測(cè)試與分析；

12）電源模塊，主要包括直流程控電源和交流程控電源等，直流和交流程控電源均有程控可調(diào)能力。

2.3 測(cè)試原理

測(cè)試系統(tǒng)的輸入包括了電壓、電流、數(shù)字IO等各類(lèi)信號(hào)，這些信號(hào)通過(guò)適配器分類(lèi)組合后與測(cè)試系統(tǒng)連接器相連，并經(jīng)適當(dāng)?shù)腜XI模塊進(jìn)入測(cè)控計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)在軟件控制下完成處理判斷，以虛擬儀表的形式與操作者交互。測(cè)試原理如圖1所示。

圖1 火控系統(tǒng)電子類(lèi)備件測(cè)試子系統(tǒng)測(cè)試原理Fig.1 Testprinciplesofsubsystem of fire controlsystem electronic components

2.4 軟件技術(shù)方案

軟件系統(tǒng)的作用是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件，提供交互式操作界面并完成邏輯測(cè)試以及數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與顯示。具體要求包括：

1）針對(duì)各個(gè)備件的測(cè)試指標(biāo)，建立測(cè)試界面，完成測(cè)試邏輯；

2）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件，建立硬件設(shè)備與調(diào)理箱、適配器以及被測(cè)部件的通道；

3）整合各被測(cè)單元的測(cè)試頁(yè)面，進(jìn)行統(tǒng)一管理；

4）實(shí)現(xiàn)用戶身份管理，被測(cè)對(duì)象信息管理、存儲(chǔ)等；

5）建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，各種數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。

2.5 測(cè)試方法

掃雷車(chē)自動(dòng)定深控制盒（如圖2所示）主要實(shí)現(xiàn)對(duì)犁掃作業(yè)進(jìn)行自動(dòng)控制和手動(dòng)控制的功能，同時(shí)進(jìn)行對(duì)通標(biāo)系統(tǒng)的控制，完成通路標(biāo)識(shí)。

圖2 自動(dòng)定深控制盒Fig.2 Controlbox of automatic depth determination

2.5.1 適配器航插型號(hào)

自動(dòng)定深控制盒適配器設(shè)定3個(gè)航插型號(hào)，其內(nèi)容見(jiàn)表2。

2.5.2 信號(hào)定義及測(cè)試性能

自動(dòng)定深控制盒航插型號(hào)信號(hào)定義及測(cè)試性能需求見(jiàn)表3。

2.5.3 測(cè)試流程

步驟1：適配器識(shí)別。若成功則轉(zhuǎn)入步驟2；否則提示適配器安裝錯(cuò)誤，更換適配器重新測(cè)試。

步驟2：電纜匹配。若成功，則進(jìn)入步驟3；否則提示安裝正確的測(cè)試電纜。

步驟3：短路測(cè)試。X1_1加5VTTL，X1_15，X1_ 16，X1_17端若為5VTTL，則被測(cè)件短路，需要維修；否則轉(zhuǎn)入步驟4。

表3 自動(dòng)定深控制盒航插型號(hào)信號(hào)定義及測(cè)試性能（通路標(biāo)識(shí)系統(tǒng)控制部分）Table 3 Signal definition and testing performance of aviation plug type for control box of automatic depth determination（the part of channelmark system control）

步驟4：1）給X1_1供電，測(cè)試X1_1是否為12 V。若異常，退出維修平臺(tái)電源系統(tǒng)；若正常，打開(kāi)犁掃總電源開(kāi)關(guān)，總電源燈亮，若總電源燈不亮，首先檢查保險(xiǎn)完好性，若保險(xiǎn)熔斷則更換，否則總電源燈可能燒壞，更換電源燈重新測(cè)試；若依然不正常，檢查內(nèi)部線路是否斷路，并糾正，然后重測(cè)。測(cè)試X1_4是否為12 V，結(jié)果為否，則內(nèi)部線路故障，修復(fù)后重新測(cè)試。2）以上測(cè)試通過(guò)后，犁掃自動(dòng)/手動(dòng)開(kāi)關(guān)置“手動(dòng)”，手動(dòng)指示燈亮；若不亮，更換完好的指示燈，如果依然不亮，則排除開(kāi)關(guān)或內(nèi)部線路，并重新測(cè)試。然后犁掃自動(dòng)/手動(dòng)開(kāi)關(guān)置“自動(dòng)”，自動(dòng)指示燈亮；若不亮，更換完好的指示燈，如果依然不亮，則排除開(kāi)關(guān)或內(nèi)部線路，重新測(cè)試。3）犁掃自動(dòng)/手動(dòng)開(kāi)關(guān)置“自動(dòng)”，自動(dòng)指示燈亮；若不亮，更換完好的指示燈，如果依然不亮，則排除開(kāi)關(guān)或內(nèi)部線路，重新測(cè)試。4）犁掃手動(dòng)左控制開(kāi)關(guān)置“左側(cè)提”位置，左側(cè)提指示燈亮；若不亮，更換完好的指示燈，依然不亮，則排除開(kāi)關(guān)或內(nèi)部線路故障，重新測(cè)試。正常后重復(fù)操作，完成對(duì)“左側(cè)落”的測(cè)試。以上過(guò)程中溢流燈亮。5）按照前一過(guò)程，完成對(duì)犁掃手動(dòng)右控制開(kāi)關(guān)及燈的測(cè)試、犁掃舉升開(kāi)關(guān)及燈的測(cè)試。

步驟5：給出判斷，保存測(cè)試數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語(yǔ)

電子類(lèi)備件貯存技術(shù)性能測(cè)試研究目前只對(duì)部分裝備典型件進(jìn)行初步探索。隨著高新技術(shù)裝備的發(fā)展，復(fù)雜電子類(lèi)備件逐步增多，需要不斷加強(qiáng)對(duì)電子類(lèi)備件貯存失效模式及技術(shù)性能測(cè)試方法的研究，確保備件貯存質(zhì)量和可靠性。

[1]李良春，楊金海.重視軍械裝備包裝進(jìn)一步提高軍械裝備的貯存可靠性[J].包裝工程，1995（1）：26—30.

[2]張永進(jìn)，趙明.基于定期檢測(cè)的貯存可靠性模型及其參數(shù)估計(jì)[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2008，28（10）：82—88.

[3] 李正，宋保維，毛昭勇.裝備貯存可靠性研究工作探討[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，2005，25（1）：106—108.

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