某型測(cè)試設(shè)備改裝技術(shù)研究

潘水 郭成統(tǒng)

摘要：為滿足某型新裝導(dǎo)彈地面檢測(cè)和維護(hù)保障要求，對(duì)某型測(cè)試設(shè)備進(jìn)行改裝，增加對(duì)新裝型導(dǎo)彈的檢測(cè)功能，滿足維護(hù)保障需要。本文研究的重點(diǎn)在于如何實(shí)現(xiàn)對(duì)該型測(cè)試設(shè)備的改裝，以滿足導(dǎo)彈檢測(cè)需求。

關(guān)鍵詞：改裝技術(shù)；功能擴(kuò)展；串口通信

Keywords：retrofit technology；function expansion；serial communication

0 引言

某型測(cè)試設(shè)備是部隊(duì)內(nèi)場(chǎng)使用的二級(jí)維護(hù)檢測(cè)設(shè)備，可用于C型導(dǎo)彈的維護(hù)保障。隨著新裝D型導(dǎo)彈陸續(xù)列裝部隊(duì)，迫切需要對(duì)該型測(cè)試設(shè)備進(jìn)行改裝，以增加對(duì)D型導(dǎo)彈的檢測(cè)功能。

本項(xiàng)目是在保持該型測(cè)試設(shè)備原有功能不變的基礎(chǔ)上進(jìn)行的功能擴(kuò)展設(shè)計(jì)，增加D型導(dǎo)彈測(cè)試功能，按照設(shè)備原有平臺(tái)的電氣、軟件、機(jī)械接口規(guī)范進(jìn)行專用測(cè)試組件的設(shè)計(jì)。

測(cè)試設(shè)備改裝應(yīng)最大限度地利用原有測(cè)試資源，還應(yīng)充分結(jié)合D型導(dǎo)彈測(cè)試需求來開展設(shè)計(jì)。通過對(duì)D型導(dǎo)彈測(cè)試項(xiàng)目、參數(shù)指標(biāo)、電纜接口信號(hào)、測(cè)試原理等資料的分析、消化和吸收，同時(shí)借鑒C型導(dǎo)彈的測(cè)試方法，對(duì)該型測(cè)試設(shè)備進(jìn)行了功能擴(kuò)展設(shè)計(jì)，可以滿足D型導(dǎo)彈的測(cè)試需要。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

某型測(cè)試設(shè)備主要由控制柜、測(cè)試臺(tái)、連接電纜等組成。為滿足D型導(dǎo)彈測(cè)試需求，增加專用測(cè)試組件A，系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

其中，控制柜和測(cè)試臺(tái)為該型測(cè)試設(shè)備的組成部分。對(duì)控制柜中的設(shè)備電源組合、信號(hào)轉(zhuǎn)換組合等單元進(jìn)行設(shè)計(jì)改裝，滿足D型導(dǎo)彈測(cè)試供電、通信需要。新研制的專用測(cè)試組件A主要包括測(cè)試組合、電源組合、W11供電電纜、W12通信電纜、7DN14測(cè)試電纜和7DN15測(cè)試電纜，可完成D型導(dǎo)彈新增項(xiàng)目的檢測(cè)。利用計(jì)算機(jī)組合、目標(biāo)模擬組合、氣源組合、制導(dǎo)艙測(cè)試組合、7DN7測(cè)試電纜等原有資源，共同完成對(duì)D型導(dǎo)彈的性能檢測(cè)。

2 檢測(cè)項(xiàng)目

D型導(dǎo)彈檢測(cè)項(xiàng)目共計(jì)33項(xiàng)，其中19項(xiàng)與C型導(dǎo)彈檢測(cè)項(xiàng)目相同，檢測(cè)時(shí)將導(dǎo)彈輸出信號(hào)通過7DN14和7DN15測(cè)試電纜，經(jīng)專用測(cè)試組件A重新分配后，再經(jīng)7DN7測(cè)試電纜送往測(cè)試臺(tái)進(jìn)行測(cè)試；剩余14項(xiàng)檢測(cè)項(xiàng)目由專用測(cè)試組件A內(nèi)的測(cè)試組合來完成。本文重點(diǎn)研究新增14項(xiàng)檢測(cè)項(xiàng)目的測(cè)試原理及方法，被測(cè)信號(hào)按照類型可以劃分為通信信號(hào)、模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、頻率信號(hào)，加上系統(tǒng)輸出控制信號(hào)、自檢模擬信號(hào)，共6類信號(hào)，下面逐一進(jìn)行設(shè)計(jì)分析研究。

3 硬件設(shè)計(jì)

3.1 通信信號(hào)電路設(shè)計(jì)

通信信號(hào)電路主要由雙串行通信接口芯片MAX203、光耦6N137、三極管2N2222、二極管1N4148和電阻等組成，如圖2所示，主要滿足上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信，以及上位機(jī)與導(dǎo)彈之間的通信，同時(shí)兼顧通信數(shù)據(jù)反相、隔離、電平轉(zhuǎn)換需要。雙串行通信接口芯片MAX203完成單片機(jī)TTL電平和工控機(jī)RS232電平之間的通信轉(zhuǎn)換。由于D型導(dǎo)彈通信信號(hào)為12V，所以發(fā)送信號(hào)（TXD）通過三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，再經(jīng)過光耦隔離轉(zhuǎn)換成5V信號(hào)，最終通過通信接口芯片轉(zhuǎn)換后送給工控機(jī)串口進(jìn)行接收；接收信號(hào)（RXD）由工控機(jī)串口發(fā)送，經(jīng)通信接口芯片轉(zhuǎn)換成5V信號(hào)，再經(jīng)光耦隔離、三極管驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換成12V信號(hào)，最終送給D型導(dǎo)彈進(jìn)行接收。

3.2 模擬信號(hào)采樣電路設(shè)計(jì)

模擬信號(hào)采樣電路主要有交流信號(hào)采樣電路、直流信號(hào)采樣電路和基準(zhǔn)電壓電路組成。

交流電壓采樣電路主要由電阻、電容、運(yùn)算放大器LM124、八選一模擬開關(guān)CD4051、有效值轉(zhuǎn)換電路AD536、六路電壓電平轉(zhuǎn)換器CD4504等組成，如圖3所示，完成交流信號(hào)的處理、選通、變換和采樣。被測(cè)交流信號(hào)根據(jù)其頻率特性，分別經(jīng)低通、高通、帶通電路處理，然后通過八選一開關(guān)選通后輸出，再經(jīng)過運(yùn)算放大器隔離，有效值轉(zhuǎn)換電路將交流信號(hào)轉(zhuǎn)成成直流信號(hào)，最終送給單片機(jī)采樣口進(jìn)行采樣。

直流信號(hào)采樣電路主要由分壓電阻、采樣電阻、運(yùn)算放大器LM124、雙四選一模擬開關(guān)CD4052、六路電壓電平轉(zhuǎn)換器CD4504等組成，如圖4所示，完成直流信號(hào)的處理、選通和采樣。被測(cè)直流信號(hào)先經(jīng)采樣電阻，然后通過運(yùn)算放大器進(jìn)行放大，再經(jīng)雙四選一模擬開關(guān)選通后輸出，最終送給單片機(jī)采樣口進(jìn)行采集。

為保證模擬信號(hào)采樣的準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)電壓電路，在模擬信號(hào)采樣前先行采樣基準(zhǔn)電壓，作為其他采樣電壓的基準(zhǔn)。定期對(duì)基準(zhǔn)電壓電路進(jìn)行校準(zhǔn)，以保證模擬信號(hào)采樣的準(zhǔn)確性?；鶞?zhǔn)電壓電路主要由穩(wěn)壓管TL431B、電位器、電阻及電容組成，如圖5所示，通過調(diào)整電位器W1可以校準(zhǔn)基準(zhǔn)電壓，完成采樣基準(zhǔn)電壓的標(biāo)定。

3.3 數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

數(shù)字信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路主要由六緩沖轉(zhuǎn)換器CD4050、六電平轉(zhuǎn)換器CD4504等組成，如圖6所示，完成CMOS電壓與TTL電壓之間的轉(zhuǎn)換。六緩沖轉(zhuǎn)換器CD4050主要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)輸出TTL電壓（5V）到CMOS電壓（11.5V）電壓的轉(zhuǎn)換，六電平轉(zhuǎn)換器CD4504實(shí)現(xiàn)CMOS電壓（11.5V）到單片機(jī)輸入TTL電壓（5V）之間的轉(zhuǎn)換。

3.4 頻率信號(hào)測(cè)量電路設(shè)計(jì)

頻率信號(hào)測(cè)量電路主要由四雙向模擬開關(guān)CD4066、比較器LM158及電阻組成，如圖7所示?？刂菩盘?hào)分時(shí)控制模擬開關(guān)CD4066來選通被測(cè)頻率信號(hào)，再與比較器參考電壓進(jìn)行比較，之后輸出標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào)，供單片機(jī)采集。

3.5 控制信號(hào)電路設(shè)計(jì)

控制信號(hào)電路包括控制指令隔離驅(qū)動(dòng)電路和控制驅(qū)動(dòng)電路。

控制指令隔離驅(qū)動(dòng)電路主要由光耦TLP521-4、同相驅(qū)動(dòng)器54LS07、排阻等組成，如圖8所示，主要完成控制指令的隔離、驅(qū)動(dòng)。同相驅(qū)動(dòng)器可提高單片機(jī)輸出指令驅(qū)動(dòng)能力，光耦完成控制指令的隔離，不會(huì)因?yàn)楹蠹?jí)電路故障影響單片機(jī)正常工作。

控制驅(qū)動(dòng)電路主要由繼電器、驅(qū)動(dòng)電路MC1413等組成，如圖9所示，主要完成±29V、±27V等的供電控制。

3.6 自檢模擬信號(hào)電路設(shè)計(jì)

自檢模擬信號(hào)電路主要由函數(shù)發(fā)生器XR2206、運(yùn)算放大器LM124、電位器、電阻、電容等器件組成，如圖10所示。其中，電容C1和電阻R3、電位器W1決定函數(shù)發(fā)生器信號(hào)的頻率，通過調(diào)節(jié)電位器W1可以改變輸出頻率，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的交流信號(hào)，自檢時(shí)模擬交流信號(hào)和頻率信號(hào)；直流信號(hào)由電源和限流電阻組成，自檢時(shí)模擬直流信號(hào)。

4 軟件設(shè)計(jì)

基于該型測(cè)試設(shè)備軟件編程環(huán)境的要求，D型導(dǎo)彈上位機(jī)測(cè)試軟件繼續(xù)使用Microsoft Visual C++ 6.0進(jìn)行編程，設(shè)計(jì)和編程按照該型測(cè)試設(shè)備軟件設(shè)計(jì)規(guī)范要求執(zhí)行。

制導(dǎo)艙測(cè)試組合中，下位機(jī)程序在保持原程序不變基礎(chǔ)上，增加D型導(dǎo)彈測(cè)試子程序，完成對(duì)紅外目標(biāo)模擬器、氣源組合、檢測(cè)電路的控制，以及對(duì)導(dǎo)彈輸出信號(hào)進(jìn)行采樣等功能，完成D型導(dǎo)彈19項(xiàng)檢測(cè)項(xiàng)目的檢測(cè)。

專用測(cè)試組件A中下位機(jī)程序，根據(jù)測(cè)試需要，編制D型導(dǎo)彈測(cè)試子程序，完成對(duì)通信信號(hào)、直流信號(hào)、交流信號(hào)、頻率信號(hào)的采集，完成控制指令、自檢模擬信號(hào)的產(chǎn)生，完成D型導(dǎo)彈剩余14項(xiàng)檢測(cè)項(xiàng)目的檢測(cè)。

專用測(cè)試軟件的功能包括D型導(dǎo)彈檢測(cè)系統(tǒng)自檢、D型導(dǎo)彈測(cè)試、D型飛行訓(xùn)練彈測(cè)試等。

5 調(diào)試與試驗(yàn)

在調(diào)試過程中不斷摸索完善檢測(cè)方法，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果修改優(yōu)化測(cè)試方法，科學(xué)合理設(shè)置測(cè)試流程，對(duì)測(cè)量值進(jìn)行合格判定，最終實(shí)現(xiàn)研制任務(wù)書要求的測(cè)試功能及打印報(bào)表輸出。通過17項(xiàng)鑒定試驗(yàn)考核，該型測(cè)試設(shè)備的改裝設(shè)計(jì)合理、科學(xué)，工作穩(wěn)定、可靠，測(cè)試及報(bào)表打印功能正常，達(dá)到了產(chǎn)品規(guī)范的要求。

6 結(jié)論

通過對(duì)D型導(dǎo)彈檢測(cè)項(xiàng)目梳理、合理配置測(cè)試資源、硬件電路設(shè)計(jì)、軟件編程設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試、試驗(yàn)等工作，成功實(shí)現(xiàn)了D型導(dǎo)彈33項(xiàng)檢測(cè)項(xiàng)目的測(cè)試功能。通過對(duì)該型測(cè)試設(shè)備進(jìn)行改裝，增加了D型導(dǎo)彈檢測(cè)功能，滿足了維護(hù)保障需要。該項(xiàng)研究工作使技術(shù)人員對(duì)測(cè)試設(shè)備改裝有了更深入的了解，可以為其他測(cè)試設(shè)備改裝或研制提供借鑒指導(dǎo)。

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