火箭系統(tǒng)電纜測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

曾軒，史永亮，吳艷順，于曉敏，史金倩

（中國(guó)人民解放軍96630部隊(duì)，北京102206）

火箭系統(tǒng)電纜測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

曾軒，史永亮，吳艷順，于曉敏，史金倩

（中國(guó)人民解放軍96630部隊(duì)，北京102206）

針對(duì)火箭系統(tǒng)電纜的高可靠性的要求，設(shè)計(jì)了一個(gè)用于檢測(cè)其導(dǎo)通、絕緣及精度的測(cè)試系統(tǒng)。論述了系統(tǒng)的邏輯控制單元、通路測(cè)量單元及絕緣測(cè)量單元，通過(guò)研究表明該系統(tǒng)測(cè)試精準(zhǔn)、定位準(zhǔn)確、可擴(kuò)展性強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)可靠的火箭系統(tǒng)電纜檢測(cè)。

電纜；導(dǎo)通；絕緣；精度；測(cè)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(gè)級(jí)、段有效聯(lián)接起來(lái)的關(guān)鍵，其可靠性關(guān)系到火箭發(fā)動(dòng)機(jī)甚至于整個(gè)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(jì)的導(dǎo)線、數(shù)以萬(wàn)計(jì)的接頭檢測(cè)點(diǎn)[2]，其導(dǎo)通、絕緣及精度要求不能有半點(diǎn)差錯(cuò)，否則就容易造成整個(gè)火箭系統(tǒng)的發(fā)射失敗。

本文著重研究對(duì)復(fù)雜火箭系統(tǒng)電纜的所有導(dǎo)線及接頭檢測(cè)點(diǎn)的導(dǎo)通、絕緣有效檢測(cè)，從測(cè)試系統(tǒng)原理及軟件進(jìn)行研究，自主設(shè)計(jì)研究一套完整的較為先進(jìn)的火箭系統(tǒng)電纜導(dǎo)通絕緣測(cè)試設(shè)備，旨在通過(guò)對(duì)電纜全導(dǎo)線及全接頭的有效測(cè)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(diǎn)，確保電纜的可靠性。

1 系統(tǒng)原理及模塊設(shè)計(jì)

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

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

圖2 系統(tǒng)運(yùn)行流程

控制器單元完成測(cè)試的邏輯控制、測(cè)量接點(diǎn)的切換、測(cè)量單元的啟停、測(cè)量結(jié)果的讀取及人機(jī)對(duì)話等工作。

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

繼電器矩陣單元接受來(lái)自邏輯控制單元的控制信號(hào)，將要求的被測(cè)接點(diǎn)切換到測(cè)試線上[4]。

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

人機(jī)接口單元負(fù)責(zé)接受操作者的測(cè)試要求及其他信息，并將測(cè)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(jì)算機(jī)為主控制器。測(cè)試控制軟件存于電子硬盤中。系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)的程序、用戶輸入的控制操作及實(shí)時(shí)測(cè)試的情況通過(guò)邏輯控制單元向測(cè)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(cè)量單元讀回測(cè)量結(jié)果，同時(shí)通過(guò)人機(jī)接口單元完成測(cè)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(dòng)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(guò)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(guò)譯碼產(chǎn)生控制信號(hào)，控制信號(hào)經(jīng)光電隔離、驅(qū)動(dòng)后送入測(cè)試總線，通過(guò)測(cè)試總線傳遞給測(cè)試單元和繼電器矩陣單元。

1.3 通路測(cè)量單元

通路測(cè)量單元的如圖4所示。

圖4 通路測(cè)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(cè)點(diǎn)切換至總線模板的測(cè)試線上，同時(shí)通路測(cè)量單元內(nèi)部的接口電路根據(jù)接收到的控制信號(hào)將測(cè)試總線上的測(cè)試線切換到測(cè)試電路中，測(cè)試電路完成測(cè)試后，將測(cè)試結(jié)果通過(guò)測(cè)試總線上傳。

通路測(cè)試的工作原理如圖5所示。

圖5 通路測(cè)試原理圖

通路測(cè)試實(shí)際上是測(cè)量被測(cè)點(diǎn)之間的電阻值，并與標(biāo)準(zhǔn)閾值相比較，進(jìn)而確定通路狀況是否合格[5]。圖中Rx為待測(cè)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(cè)量出Uo后，即可求出被測(cè)點(diǎn)之間的電阻。

1.4 絕緣測(cè)量單元

絕緣測(cè)量單元的如圖6所示。

圖6 絕緣測(cè)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(cè)點(diǎn)切換至總線模板的測(cè)試線上，同時(shí)絕緣測(cè)試單元內(nèi)部的接口電路根據(jù)接收到的控制信號(hào)將測(cè)試總線上的測(cè)試線切換到測(cè)試電路中，測(cè)試電路完成測(cè)試后，將測(cè)試結(jié)果通過(guò)測(cè)試總線上傳。

2 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件平臺(tái)為Windows XP.電纜測(cè)試系統(tǒng)的所有工作都是在測(cè)試軟件的控制下進(jìn)行的，測(cè)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(cè)量電路精度自檢和切換繼電器功能自檢。測(cè)量精度自檢通過(guò)測(cè)量測(cè)試儀內(nèi)部預(yù)設(shè)精密電阻值并與標(biāo)稱值相比較來(lái)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(cè)點(diǎn)切換模塊

測(cè)試儀測(cè)試方法有單點(diǎn)測(cè)試、按圖測(cè)試和全排列組合測(cè)試三種。單點(diǎn)測(cè)試較為簡(jiǎn)單，只需按要求吸合對(duì)應(yīng)的繼電器并進(jìn)測(cè)量即可。全排列組合測(cè)試是單元測(cè)試的完全排列，測(cè)點(diǎn)切換按單點(diǎn)測(cè)試的方法順序進(jìn)行。按圖測(cè)試是單點(diǎn)測(cè)試和全排列組合測(cè)試的折中，可以兼顧測(cè)試精度與速度的要求，測(cè)試時(shí)按圖紙給定的等位點(diǎn)進(jìn)行全排列組合測(cè)試。測(cè)點(diǎn)切換時(shí)需同時(shí)吸合多組繼電器。

2.3 測(cè)量電路切換模塊

測(cè)量電路的切換類似于被測(cè)點(diǎn)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(cè)量判別模塊

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

2.5 人機(jī)對(duì)話模塊

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

3 結(jié)束語(yǔ)

本文論述了火箭系統(tǒng)電纜測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的控制器單元、邏輯控制單元、通路測(cè)試單元、絕緣測(cè)試單元詳細(xì)論述，完成了測(cè)試系統(tǒng)的整體架構(gòu)及各模塊的設(shè)計(jì)研究。針對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)了用于測(cè)試的輔助軟件，能夠有效完成測(cè)試系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。

[1]羅云林，吳林.航空多芯電纜檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[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(cè)與定位技術(shù)研究[J].飛機(jī)設(shè)計(jì)，2010，30（02）：62-67.

[3]閆華.空空導(dǎo)彈電阻負(fù)載自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2010，26（3-2）：33-35.

[4]楊峰.利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)多路矩陣切換[J].機(jī)電工程技術(shù)，2004，33（04）：46-48.

[5]魏書(shū)寧，龔仁喜，劉珺.電力電纜故障檢測(cè)的方法與分析[J].計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化，2005，24（03）：124-126.

[6]李蘋慧，林輝.航空整機(jī)電纜自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)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。