某型飛機(jī)無源干擾設(shè)備測試臺(tái)的研制＊

錢 正，李 哲，葉 青

（國營蕪湖機(jī)械廠，安徽 蕪湖241007）

1 引言

無源干擾設(shè)備是飛機(jī)電子對抗分系統(tǒng)的組成部分，以雷達(dá)告警信息和紫外告警信息為引導(dǎo)，當(dāng)載機(jī)受到雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈或紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈等相關(guān)威脅時(shí)，無源干擾設(shè)備接收雷達(dá)告警威脅信息、紫外告警威脅信息，進(jìn)行干擾決策、產(chǎn)生投放指令，以自動(dòng)、半自動(dòng)等方式投放箔條干擾彈或紅外干擾彈，進(jìn)行電子干擾，從而保護(hù)載機(jī)安全[1-2]。

某型飛機(jī)無源干擾設(shè)備由控制器、順序器、發(fā)射器3 種35 個(gè)LRU 組成，為形成該型無源干擾設(shè)備的檢測能力，亟需設(shè)計(jì)一套測試臺(tái)對產(chǎn)品功能、性能參數(shù)、故障情況等進(jìn)行檢查。

本文基于PCI 總線搭建了一套飛機(jī)無源干擾設(shè)備測試臺(tái)[3]。該測試臺(tái)以工控機(jī)為核心，以PCI 總線儀器為依托，選用研華PCI-1710 數(shù)據(jù)采集卡和PCI-1612B 串行通信接口卡等模塊化產(chǎn)品[4]，配合自研的信號處理器，開發(fā)了一套飛機(jī)無源干擾設(shè)備測試臺(tái)檢測軟件，分別實(shí)現(xiàn)了對系統(tǒng)及各LRU 的電氣性能檢測。

2 測試臺(tái)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)產(chǎn)品工作原理，結(jié)合產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范的要求，測試臺(tái)主要由機(jī)柜、控制面板、仿真器（包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、I/O卡、A/D 轉(zhuǎn)換卡、串口通信卡、MBI 卡等）、信號處理器（含電源模塊、電源控制電路、信號處理電路等）、測試電纜等組成。測試臺(tái)硬件設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖1 所示。

2.1 機(jī)柜

機(jī)柜為仿真器、信號處理器、控制面板、鍵盤/鼠標(biāo)、顯示器及附件箱的安裝平臺(tái)。

2.2 控制面板

控制面板由220 V/50 Hz 電源開關(guān)、信號處理器電源開關(guān)、AAP 開關(guān)、起落架/輪載開關(guān)、人工投放開關(guān)、應(yīng)急投放開關(guān)等組成。主要用于測試臺(tái)/產(chǎn)品供電控制以及用于模擬飛機(jī)的輪載信號、人工/應(yīng)急投放信號控制。

圖1 測試臺(tái)硬件設(shè)計(jì)架構(gòu)圖

2.3 仿真器

仿真器主要完成無源干擾設(shè)備外部工作環(huán)境的模擬以及系統(tǒng)聯(lián)機(jī)、控制器、順序器、發(fā)射器單機(jī)功能檢查。仿真器主要由研華工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、MBI 總線通信模塊、串行通信模塊、A/D 轉(zhuǎn)換模塊、I/O 數(shù)據(jù)采集模塊等組成。

2.3.1 MBI 總線通信模塊

MBI 總線通信模塊用于模擬飛機(jī)與被測無源干擾設(shè)備之間的總線通信功能，測試臺(tái)中1553B 數(shù)據(jù)通信模塊卡使用的是BC（總線控制器）功能來真實(shí)模擬飛機(jī)對被測無源干擾設(shè)備的操作控制。

2.3.2 串行通信模塊

串行通信模塊采用PCI-1612B 通信卡。實(shí)現(xiàn)無源干擾設(shè)備與仿真器之間的通信與控制。板卡通信速度可達(dá)921.6 Kbps，支持RS-232/422/485 串口通訊標(biāo)準(zhǔn)和PCI 標(biāo)準(zhǔn)總線。

2.3.3 A/D 轉(zhuǎn)換模塊

A/D 轉(zhuǎn)換模塊采用研華PCI-1710 多功能數(shù)據(jù)采集卡，負(fù)責(zé)完成點(diǎn)火信號幅度、寬度、間隔、系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間及各種工作電源的測試。板卡具備16 路單端或8 路差分模擬量輸入或組合輸入方式，具備12 位A/D 轉(zhuǎn)換器，采樣速率可達(dá)100 kHz。

2.3.4 I/O 數(shù)據(jù)采集模塊

跳傘訓(xùn)練結(jié)束后，教練說：“這次訓(xùn)練中，動(dòng)作最標(biāo)準(zhǔn)、神情最從容、得分最高的人是邁克，他是你們當(dāng)中最優(yōu)秀的跳傘員?！边~克就是那個(gè)牽著導(dǎo)盲犬的中年男人。

I/O 數(shù)據(jù)采集模塊采用研華PCI-1751 總線數(shù)字量輸入/輸出卡，用于48 路點(diǎn)火脈沖信號的數(shù)據(jù)采集。板卡具備48路I/O 輸入，每通道數(shù)據(jù)采集速率250 MB/s，傳輸速率2.5 GT/s，具備1 個(gè)32 位計(jì)數(shù)器，2 個(gè)16 位計(jì)數(shù)器。

2.3.5 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)

以研華工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為主體，采用4U 機(jī)箱結(jié)構(gòu)形式。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為測試臺(tái)的主體，負(fù)責(zé)模擬無源干擾設(shè)備的外部工作環(huán)境、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理等工作。

2.4 信號處理器

信號處理器由機(jī)箱、前面板、后面板、電源模塊、電源控制電路、信號處理電路組成。信號處理器是測試臺(tái)與系統(tǒng)、控制器單機(jī)、順序器單機(jī)、發(fā)射器單機(jī)之間的連接/轉(zhuǎn)換平臺(tái)，主要功能是將仿真器送入的控制信號經(jīng)處理形成符合無源干擾設(shè)備要求的信號，并送給無源干擾設(shè)備、控制器單機(jī)、順序器單機(jī)和發(fā)射器單機(jī)；將系統(tǒng)、控制器單機(jī)、順序器單機(jī)和發(fā)射器單機(jī)送入的信號經(jīng)處理形成符合仿真器要求的信號，并送給仿真器。

2.4.1 后面板

后面板主要由插座組成，通過設(shè)備內(nèi)部連接電纜將仿真器與信號處理器連接起來，為測試提供輸入/輸出信號。

2.4.2 電源模塊

電源模塊采用朝陽電源生產(chǎn)的產(chǎn)品，電源模塊主要指標(biāo)要求為：輸入220 V/50 Hz，輸出+28 V、+12 V、+5 V 電源。電源一部分供測試臺(tái)自身工作，另一部分供測試產(chǎn)品工作。

電源控制電路用于測試臺(tái)向被測件提供28 V、12 V 和5 V 工作電源。電源控制電路受控于控制面板上的28 V、12 V 和5 V 電源控制開關(guān)?？刂泼姘逑鄳?yīng)電源控制開關(guān)有效，則電源模塊將有相應(yīng)電源輸出至被測件。

2.4.4 信號處理電路

信號處理電路主要由接口電路、檢測、驅(qū)動(dòng)、離散控制信號處理、編碼譯碼和脈沖提取等電路組成，信號處理電路原理如圖2 所示。

2.4.5 前面板

前面板由安裝板及14 個(gè)插座組成，通過插座和測試電纜，測試臺(tái)實(shí)現(xiàn)與被測件連接。

2.5 被測件

被測件為一套無源干擾設(shè)備，含控制器、順序器、發(fā)射器3 種35 個(gè)LRU。

圖2 信號處理電路原理框圖

3 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

無源干擾設(shè)備測試臺(tái)軟件在Windows7 操作系統(tǒng)環(huán)境下運(yùn)行，基于LabWindows/CVI 2017、Excel 等軟件工具開發(fā)。根據(jù)用戶使用需求，設(shè)計(jì)了功能完善的測試程序，并且操作界面直觀、淺顯易懂，操作人員能夠快速理解使用[5-6]。

3.1 軟件實(shí)現(xiàn)功能

根據(jù)用戶測試需求。測試臺(tái)軟件設(shè)計(jì)主要包括自檢測軟件設(shè)計(jì)、仿真軟件設(shè)計(jì)和測試軟件設(shè)計(jì)三大部分。其中自檢測軟件設(shè)計(jì)部分主要是在對檢查儀自身進(jìn)行檢測，以保證測試結(jié)果的正確性。仿真軟件設(shè)計(jì)部分主要是模擬無源干擾設(shè)備所需的全部總線信號和離散信號，以保證無源干擾設(shè)備功能的實(shí)現(xiàn)。測試軟件設(shè)計(jì)部分主要是對無源干擾設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)火脈沖幅度、點(diǎn)火脈沖寬度、彈間隔及組間隔的指標(biāo)測試以及對控制器、順序器、發(fā)射器進(jìn)行單機(jī)測試。

根據(jù)ICD 文件的要求共劃分為自檢、系統(tǒng)測試、參數(shù)測試、單機(jī)測試、文件管理等主要功能模塊，系統(tǒng)軟件功能如圖3 所示。

圖3 系統(tǒng)軟件功能框圖

3.2 軟件測試主流程

測試軟件主流程如圖4 所示，啟動(dòng)測試程序，進(jìn)入用戶登錄主界面，登錄后進(jìn)入主程序管理面板[7]。首先進(jìn)行測試臺(tái)的自檢測試，自檢測試主要對仿真器內(nèi)部模塊及信號處理器進(jìn)行測試，確保測試系統(tǒng)正常工作，為被測系統(tǒng)測試提供良好的測試環(huán)境。選擇項(xiàng)目測試后，進(jìn)入項(xiàng)目測試準(zhǔn)備界面，按測試連接圖連接好測試電纜，按照提示對系統(tǒng)進(jìn)行上電。測試系統(tǒng)自動(dòng)按測試要求進(jìn)行檢測，當(dāng)被測件有故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)記錄故障現(xiàn)象，測試結(jié)束后用戶可根據(jù)需要是否打印測試報(bào)表。

圖4 測試軟件主流程圖

4 測試原理分析

無源干擾測試臺(tái)測試包括系統(tǒng)測試、參數(shù)測試、單機(jī)測試（含控制器、順序器、發(fā)射器）三個(gè)方面。

4.1 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)測試用于被測系統(tǒng)的驗(yàn)收及故障排除后的功能檢查，系統(tǒng)測試原理如圖5 所示。

圖5 系統(tǒng)測試連接框圖

仿真器通過1553B 總線或串行總線為被測系統(tǒng)提供所有總線控制命令及數(shù)據(jù)，并顯示被測系統(tǒng)各種測試數(shù)據(jù)；信號處理器為被測系統(tǒng)提供所有離散控制信號及28 V 工作電源。

4.2 參數(shù)測試

參數(shù)測試用于被測系統(tǒng)驗(yàn)收及故障排除后的指標(biāo)測試，參數(shù)測試原理如圖6 所示。

圖6 參數(shù)測試連接框圖

將模擬彈匣裝入發(fā)射器內(nèi)，從模擬彈提取點(diǎn)火信號送入信號處理器，經(jīng)信號處理器處理后送入模擬器，經(jīng)仿真器處理完成指標(biāo)測試。測試臺(tái)儀通過1553B 總線或串行總線為被測系統(tǒng)提供所有總線控制信號，通過機(jī)柜面板相關(guān)離散開關(guān)，經(jīng)信號處理器為被測系統(tǒng)提供所有離散控制信號。

4.3 單機(jī)測試

在需要對被測系統(tǒng)進(jìn)行單機(jī)測試或故障檢測定位時(shí)，采用該種測試原理。單機(jī)測試以控制器為例，控制器單機(jī)測試時(shí)，可完成對控制器BIT、順序器接口、工作電源及各種測試信號的檢查和測試。

用于在無順序器、發(fā)射器的情況下，完成對控制器單機(jī)測試。測試原理如圖7 所示。

圖7 控制器測試連接框圖

5 結(jié)束語

基于LabWindows/CVI 設(shè)計(jì)開發(fā)的無源干擾設(shè)備測試臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了無源干擾設(shè)備測試臺(tái)自動(dòng)化檢測，實(shí)現(xiàn)了被測系統(tǒng)裝機(jī)前的性能試驗(yàn)、系統(tǒng)聯(lián)試、狀態(tài)監(jiān)控、定期檢修、定期維修試等工作，能夠在地面完成對裝機(jī)產(chǎn)品的功能、性能測試及故障定位。

根據(jù)無源干擾設(shè)備產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范要求，測試臺(tái)具有對控制器、順序器、發(fā)射器各項(xiàng)性能的自動(dòng)測試，并可進(jìn)行SRU及故障隔離，還可對系統(tǒng)的整體性能指標(biāo)進(jìn)行聯(lián)試檢測；測試臺(tái)可通過程序接口與文檔通信，實(shí)現(xiàn)被測件的測試數(shù)據(jù)自動(dòng)保存。

所研制的無源干擾設(shè)備測試臺(tái)可滿足某型無源干擾設(shè)備各種電氣性能檢測的需求，為該型飛機(jī)無源干擾設(shè)備的修理能力形成提供了技術(shù)保障。