水下爆炸試驗專用測試設(shè)備計量管理方法探討

李 琛，史曉春

（1.海軍91439部隊，遼寧 大連 116041；2.海軍91388部隊，廣東 湛江 524000）

0 引 言

在軍事裝備試驗鑒定工作中，計量工作是靶場試驗質(zhì)量體系中一項必不可少的重要保障環(huán)節(jié)，是武器裝備試驗鑒定的重要技術(shù)基礎(chǔ)，是鑒定國防科技成果水平、評價武器裝備戰(zhàn)略技術(shù)指標(biāo)、確保軍工產(chǎn)品質(zhì)量、提高軍事經(jīng)濟(jì)效益的重要手段和科學(xué)依據(jù)之一[1]。水下爆炸試驗作為檢驗水下戰(zhàn)武器裝備爆炸威力和毀傷效能最直接、最有效的鑒定方法，具有試驗危險性大、涉及兵力多、試驗費用高、不可重復(fù)性以及海上實施困難等特點。同時，爆炸載荷作用時間短、對信號的同步性要求較高，要求采集信號的種類多、測點多、數(shù)據(jù)量大，海上水文氣象條件變化快，滿足試驗條件的時間窗口有限。因此，對測試設(shè)備測量數(shù)據(jù)的可靠性和有效性提出了更高的要求。

專用測試設(shè)備作為水下爆炸試驗測試設(shè)備的重要組成部分，直接參與試驗過程技術(shù)測試，其測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否直接影響到裝備的質(zhì)量和裝備試驗是否成功；專用測試設(shè)備必須通過鑒定、校準(zhǔn)、比對或其他溯源方式，將測量結(jié)果與基準(zhǔn)的量值相聯(lián)系，確定準(zhǔn)確的量值后，才會有效，即達(dá)到溯源性要求[2]，因此，科學(xué)地計量管理水下爆炸試驗專用測試設(shè)備，對水下戰(zhàn)武器裝備試驗中的質(zhì)量控制、性能評定、技術(shù)指標(biāo)驗證等方面都具有非常重要的意義。

本文針對水下爆炸試驗專用測試設(shè)備特點和計量難點，探討專用測試設(shè)備在設(shè)計、研制、驗收及使用階段的計量管理方法。

1 水爆試驗專用測試設(shè)備的特點及計量難點

1.1 水爆試驗專用測試設(shè)備的特點

水下爆炸試驗專用測試設(shè)備，就是在水下武器裝備爆炸試驗中，用于質(zhì)量控制、性能評定、產(chǎn)品驗證，為保證裝備符合技術(shù)指標(biāo)和性能要求而專門研制或配置的非通用測量設(shè)備。這些專用測試設(shè)備具有不同于通用測試設(shè)備的一些特點，主要表現(xiàn)為：

（1）具有抗沖擊性能和環(huán)境適應(yīng)性。由于水下爆炸能夠?qū)Ｓ脺y試設(shè)備造成一定的沖擊損傷，因此，要求測試設(shè)備必須具有一定的抗沖擊性能，能夠在較高的沖擊加速度下正常工作。同時，海上爆炸試驗環(huán)境條件惡劣，要求測試設(shè)備還具備一定的環(huán)境適應(yīng)性。

（2）具有功能多樣性和不斷擴(kuò)充性。水下爆炸試驗是在接近實戰(zhàn)海洋環(huán)境背景條件下，通過測量武器爆炸時對目標(biāo)艦船的破壞程度來考核評估水下武器裝備的毀傷能力。因此，專用測試設(shè)備一般包括靜態(tài)測試系統(tǒng)和實航動態(tài)測試系統(tǒng)，各測試系統(tǒng)涉及的專業(yè)、功能和技術(shù)要求都不完全相同。隨著靶場水下爆炸試驗鑒定能力的提高，專用測試設(shè)備的功能需要不斷擴(kuò)充以滿足未來爆炸試驗任務(wù)需求。

（3）具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和參數(shù)多樣性。水下爆炸試驗專用測試設(shè)備都是以計算機為中心的大型自動綜合測試設(shè)備，采用虛擬儀器技術(shù)，由采集設(shè)備、傳輸設(shè)備、顯示設(shè)備等硬件和試驗綜合管理平臺組成，系統(tǒng)復(fù)雜，技術(shù)含量高，涉及參數(shù)多，覆蓋的頻段寬。系統(tǒng)中包含了大量的專用測試軟件和算法軟件，主控端軟件通過局域網(wǎng)控制各測試分系統(tǒng)，可控制起爆、同步采集和傳輸通道信號，完成對爆炸自由場壓力、沖擊速度、沖擊加速度、位移、應(yīng)變和載荷等多種參數(shù)的測量任務(wù)，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

1.2 水爆試驗專用測試設(shè)備的計量難點

水下爆炸試驗專用測試設(shè)備的特點決定了其計量管理上存在困難，主要表現(xiàn)在以下4個方面：

（1）專用測試設(shè)備校準(zhǔn)困難。專用測試設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輔載的儀器儀表多，由許多通用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、部組件和自研設(shè)備組成，不便拆卸；同時，對測量通道測試精度和系統(tǒng)測試精度都有一定的要求，對設(shè)備整體的抗沖擊性和環(huán)境試驗性需要進(jìn)行校準(zhǔn)測試。由于在設(shè)計時多數(shù)并未依據(jù)可測性原則設(shè)計和制造[3]，因此，設(shè)備校準(zhǔn)困難，需要到原生產(chǎn)廠家或多家計量單位對幾百路測量通道和系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，計量校準(zhǔn)費用和時間成本巨大。

（2）系統(tǒng)化專用計量裝備研制困難。高精尖技術(shù)在專用測試設(shè)備上的使用及設(shè)備測試參數(shù)多樣、功能各異，使得研制系統(tǒng)化的專用計量裝備技術(shù)比較復(fù)雜，研制周期長，所需投資多，實現(xiàn)困難。比較可行的方法是針對不同的測試參數(shù)分別設(shè)計和研制相應(yīng)的計量裝備。

（3）傳感器計量不便，測量不確定度分析困難。水下爆炸試驗中的傳感器靈敏度和測量精度較高，由于這些傳感器不易或不能拆卸，只能采取比對的方法進(jìn)行校準(zhǔn)。而目前國內(nèi)對于沖擊加速度傳感器等的校準(zhǔn)一般選擇在沖擊機或振動臺上進(jìn)行，頻率范圍和幅度范圍與實際爆炸沖擊條件有一定的差異，測量不確定度不易分析。

（4）試驗現(xiàn)場校準(zhǔn)測量不確定度分析困難?，F(xiàn)場校準(zhǔn)的誤差理論上小于實驗室校準(zhǔn)，但由于試驗現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，校準(zhǔn)設(shè)備有一定的使用要求，爆炸試驗現(xiàn)場實施校準(zhǔn)困難，測量不確定度難以分析，因此，通常采用實驗室校準(zhǔn)作為試驗前的測試設(shè)備測量精度考核方法，但兩者之間的誤差難以分析確定。

綜上所述，由于專用測試設(shè)備專業(yè)性強，計量特性和質(zhì)量控制要求不統(tǒng)一，難以尋找規(guī)定的量值傳遞或溯源體系[4]，因此，研究確定科學(xué)合理的專用測試設(shè)備計量管理方法，對保障計量檢測設(shè)備和測量條件準(zhǔn)確、計量單位和單位量值統(tǒng)一及水下爆炸試驗安全有效等方面具有重要意義。

2 水爆試驗專用測試設(shè)備的計量管理方法

按照設(shè)備全壽命全過程質(zhì)量管理要求，水下爆炸試驗專用測試設(shè)備計量管理主要包括設(shè)備設(shè)計階段、研制階段、靶場驗收階段和使用維護(hù)階段的計量管理。

2.1 設(shè)計階段的計量管理

設(shè)計階段的計量管理主要包括：

（1）靶場在專用測試設(shè)備論證中提出可計量性保障需求，提出專用計量保障裝備研制任務(wù)，以求在測試設(shè)備列裝時形成與試驗鑒定能力同步的計量保障能力。

（2）依據(jù)研制任務(wù)書要求，制定設(shè)備質(zhì)量與可靠性設(shè)計準(zhǔn)則和設(shè)計方案，靶場組織專家和計量部門進(jìn)行設(shè)計評審，對設(shè)備技術(shù)指標(biāo)的可測試性、可校準(zhǔn)性、測試接口的標(biāo)準(zhǔn)性實施計量監(jiān)督。

（3）研制單位制定計量測試技術(shù)文件，靶場計量部門進(jìn)行審查，該文件作為專用測試設(shè)備出廠檢測和靶場驗收的技術(shù)規(guī)范以及設(shè)備正常使用中監(jiān)督管理的依據(jù)。

（4）根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行輔助校準(zhǔn)設(shè)備的設(shè)計，用于實驗室設(shè)備校準(zhǔn)、檢查與維護(hù)，便于測試設(shè)備和校準(zhǔn)裝置一同研制和驗收，保障設(shè)備交付使用后可實時校準(zhǔn)。

2.2 研制階段的計量管理

（1）靶場計量人員和技術(shù)監(jiān)造人員監(jiān)督研制階段的質(zhì)量控制過程。檢測設(shè)備和試驗設(shè)備都應(yīng)檢定合格且在有效期內(nèi)，對生產(chǎn)過程中設(shè)備的精度和狀態(tài)進(jìn)行認(rèn)可，其量值溯源合理有效。

（2）出廠檢測前，由專門的計量機構(gòu)計量專用測試設(shè)備測量通道測試精度、系統(tǒng)精度和設(shè)備的抗沖擊性能和環(huán)境適應(yīng)性，滿足研制要求的，才可申請出廠檢測和靶場驗收。

（3）正確編制校準(zhǔn)規(guī)范。靶場計量部門會同研制部門根據(jù)設(shè)備技術(shù)指標(biāo)、性能要求編制校準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范，經(jīng)專家評審且隨專用測試設(shè)備一并驗收。

（4）研制輔助校準(zhǔn)設(shè)備。依據(jù)校準(zhǔn)規(guī)范，研制輔助校準(zhǔn)設(shè)備并隨專用測試設(shè)備一并驗收，便于實時了解和掌握測試系統(tǒng)的精度和傳感器靈敏度的變化。

2.3 靶場驗收階段的計量管理

由靶場裝備技術(shù)管理部門組織，計量部門參加并負(fù)責(zé)驗收工作中計量技術(shù)文件的驗收、設(shè)備的校準(zhǔn)或功能性檢查。

（1）計量技術(shù)文件的驗收。驗收時，除對專用測試設(shè)備的設(shè)計方案、工作原理、研制情況、技術(shù)性能和可靠性進(jìn)行審查外，還應(yīng)對測試方法、測試誤差、測試一致性分析等計量技術(shù)文件進(jìn)行計量評審。

（2）開展靶場驗收試驗進(jìn)行專用測試設(shè)備測量精度和功能性檢查，按照校準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行設(shè)備校準(zhǔn)，滿足預(yù)期使用要求的才能投入使用。

（3）輔助校準(zhǔn)設(shè)備的驗收。檢查設(shè)備的計量、校準(zhǔn)證書是否齊全，并按照研制要求和技術(shù)性能要求，進(jìn)行校準(zhǔn)功能和校準(zhǔn)精度測試。

2.4 使用維護(hù)階段的計量管理

專用測試設(shè)備和輔助校準(zhǔn)設(shè)備通過靶場驗收后，列裝并納入計量管理渠道。

（1）按照裝備管理條例建立管理賬冊，嚴(yán)格按照周期校準(zhǔn)和試驗前校準(zhǔn)的要求進(jìn)行管理，按制定計劃校準(zhǔn)并給出校準(zhǔn)狀態(tài)標(biāo)識。

（2）建立專用測試設(shè)備計量管理規(guī)章制度，保證設(shè)備正確有效使用。制定計量管理人員崗位責(zé)任制、校準(zhǔn)制度、維護(hù)保養(yǎng)制度、校準(zhǔn)人員的培訓(xùn)制度等。

（3）專用測試設(shè)備和輔助校準(zhǔn)設(shè)備的監(jiān)督檢查。對計量管理辦法的執(zhí)行情況、校準(zhǔn)人員的資格、校準(zhǔn)裝置的考核和控制、校準(zhǔn)規(guī)范的齊全和有效以及專用測試設(shè)備的量值溯源性進(jìn)行監(jiān)督檢查。

3 結(jié)束語

GJB 5109-2004《裝備計量保障通用要求-檢測和校準(zhǔn)》明確規(guī)定了裝備在“論證、研制、采購、試驗生產(chǎn)、使用、維修等階段”檢測和校準(zhǔn)的要求，以實現(xiàn)為保證裝備的性能參數(shù)量值準(zhǔn)確一致所進(jìn)行的全壽命計量保障[5]。水下爆炸試驗專用測試設(shè)備全壽命計量必須結(jié)合專用測試設(shè)備特點，以先進(jìn)的自動化測試設(shè)備檢測技術(shù)工作為基礎(chǔ)，在科學(xué)管理下，運用多種資源實施專用測試設(shè)備計量保障任務(wù)的完整體系。只有不斷完善計量管理方法和計量技術(shù)，實現(xiàn)體系的良好運轉(zhuǎn)，才能提高靶場水下爆炸試驗質(zhì)量，提高試驗鑒定能力和拓展靶場計量職能起促進(jìn)作用；同時對圓滿完成水下戰(zhàn)武器裝備試驗鑒定任務(wù)，使裝備盡早交付部隊盡快形成戰(zhàn)斗力有重要意義。

[1]劉星.軍事裝備試驗計量技術(shù)與管理[M].北京：國防工業(yè)出版社，2005.

[2]杜亮.專用測試設(shè)備校準(zhǔn)探討[J].計測技術(shù)，2006，26（2）：63-64.

[3]梁志國.軍事計量的挑戰(zhàn)與對策[J].計測技術(shù)，2009，29（6）：1-5.

[4]閆道廣，李東.專用測試設(shè)備的校準(zhǔn)與管理[J].計測技術(shù)，2009，29（1）：45-48.

[5]GJB 5109—2004裝備計量保障通用要求-檢測和校準(zhǔn)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.