某型轮式自行迫榴炮综合检测系统设计

邵新杰，康海英，阎 文，田 广，刘金华

(军械工程学院，石家庄 050003)

某型轮式自行迫榴炮是我军新装备的一种先进的机械化步兵伴随作战支援武器，该炮融机械、电子、计算机、车辆等多学科专业技术为一体，其技术密集度大、新技术含量高、设计思想先进、加工精度优良，如此复杂的装备使得部队技术保障工作内容多、范围广、难度大。随着该型迫榴炮陆续装备部队，如何使新装备尽快形成保障力、战斗力的问题已迫在眉睫［1］。

高效、快速地确定该型轮式自行迫榴炮的技术状况，及时发现并排除系统的故障，保证新武器开得动、打得响、打得连、打得准是新装备综合保障工作的基础。该炮保障系统主要包括故障模式分析报告、技术保障报告、综合检测系统、修理工具以及维护保养设备，本文主要研究综合检测系统的设计。

1 综合检测系统总体设计方案

该型火炮的综合检测系统应能对其火控系统、随动系统、定位定向系统、电气管理系统、火力系统等主要部件的技术性能和工作状况进行检查、测试，帮助维修与技术保障人员准确、迅速地判断随动系统各部件的技术性能，确定故障部位及原因，使装备修理从传统的仅依赖于经验判断，提高到实践经验与现代化检测手段相结合的新水平［2-5］。该综合检测系统的总体设计思想是:

1)设计性能先进、功能完备的硬件标准接口电路，为各种物理量的检测提供智能化硬件接口，使其满足多种传感器、适配器及信号采集的接口需求。同时，符合通用检测平台接口要求。

2)充分利用该型轮式自行迫榴炮的自检功能，大大节约了软硬件的开发。例如该型轮式自行迫榴炮定位定向装置检测可以利用较完善的自检功能进行故障检测。

3)多路信号的切换不采用多路开关的自动切换，而采用人工方式使用同一条连接电缆连接不同通道，减少了硬件资源和成本，使电缆数量较少，设备体积较小。

4)随动控制箱性能检测是利用随动控制箱的自检接口将各主要部件的状态信息提取，经过信号调理后送入计算机采集卡。

5)采用积木式、模块化结构，以便根据实际需要进行硬件资源的组合，实现最佳的费效比。

6)测试系统软件采用LabWindows/CVI 语言编写，软件运行环境是Windows XP，系统软件按虚拟仪器编写，形象直观，便于操作。全部测试数据自动或人工录入系统。测试工作结束后，系统软件可以生成记录测试结果和数据的表单。

测试系统硬件部分由PCI 测试工控机、采集卡、信号调理转接盒、测试电缆等组成。硬件组成框图如图1 所示。

测试系统与被测装备关系如图2 所示。

2 综合检测系统的设计

2.1 综合检测系统的组成

该型轮式自行迫榴炮综合检测系统包括在线检测系统和单体检测装置。其中在线检测系统按照一体化、标准化的体系结构和技术标准构建，采用现场便携式检测系统形式，总体组成如图3 所示。

从图3 可以看出，在线检测系统由PCI 总线测试仪器辅以信号调理器和测试附件，将故障定位到最小可更换单元。火控单体检测设备可以分别检测炮塔配电箱、电气管理控制器、装填手操作面板、射角印制板、随动控制箱板卡等进行板卡级故障诊断。在线检测系统针对部队维修保障模式和任务分工研制开发，主要装备于使用分队，对该型轮式自行迫榴炮的综合性能指标和系统各部件性能状态判断，并指导实施换件修理。单体检测系统主要完成火控系统部组件的性能测试与故障分析。

图3 在线检测系统组成示意图

2.2 综合检测系统的主要特点

基于PCI 总线技术的迫榴炮检测系统，运用硬、软件结合控制技术，以通用电气系统检测相关电量、物理量的检测方法为研究对象，充分利用了平台的强大资源，通过自主研发的相应配套设备及附件，实现了对一系列较复杂参数的转换。并在信号的获取、调理、传输、转换、采集过程中实现了最优化。

该系统实现了迫榴炮随动控制箱、随动系统、定位定向系统、电气管理控制器、火控系统各单体以及火力系统的检测，达到了通用化、标准化的测试要求。操作简单，检测速度快，测试精度高，可靠性好，实现了最佳的费效比。主要特点有:

1)随动控制箱检测通过采集随动控制箱电源板的输出电压、400 Hz 电源模块的输出电压和随动数字控制板数字通信信号，利用这些信号的输出波形可准确判定随动控制箱的故障类型及故障模块。

2)随动系统检测可实时显示自动、半自动调炮过程，能整体反映随动系统的工作状况，为维修提供准确依据。在线检测的硬件设计上，采用了电路屏蔽等技术措施，较好地解决了被检测对象的干扰问题，确保了检测的准确性。

3)定位定向系统的检测充分采用了该装置的自检功能，实现了不解体板级检测，结构简单，操作方便，可以动态地反映定位定向系统的性能，为定位定向系统的故障诊断提供准确的技术依据。

4)电气管理控制器系统检测可实现全炮电气系统的性能检测，可以全面的检查全炮电气装置的技术状态，并且对故障点进行准确定位。

5)火力系统测试中，利用光栅传感器对火炮身管内径磨损量进行精确测量，准确反映身管的磨损状态，为身管寿命的预测提供可靠的依据。

6)首次采用该炮在线综合检测系统与研制的火控系统单体检测装置相结合，实现火控系统部组件的板级检测。

2.3 综合检测系统主要功能

综合检测系统的主要功能有:

1)性能测试

完成该型轮式自行迫榴炮火控系统、随动系统、火力系统等的性能检测。

2)故障诊断

完成该型轮式自行迫榴炮火控系统、火力系统的故障诊断。根据各分系统信号参数特征，采用自检技术、在线测试技术、单体检测装置测试与手段，将故障定位到现场可更换单元。

3)帮助

提供了测试步骤指导信息，即满足测试保障的需求又便于学习和培训。

4)文档管理

建立了维修信息服务系统，供技术保障人员提取装备检测记录，并为装备保障部门维修决策提供数据。

3 结束语

本文设计的迫榴炮综合检测系统创造性地利用虚拟仪器技术、嵌入式技术，集成研制了智能实时监测单元，实现了该型轮式自行迫榴炮的在线动态检测;采用数据缓存技术，解决了多通道不同采样速率的同步采集和数据的实时处理的难题。

1)该综合检测系统可装备到大修厂和部队修理分队，它不仅可以使现有的修理模式得以改进，确保该炮的维修质量，提高维修效率，而且会使该炮维修与技术保障工作在技术手段、技术措施等方面趋于完善，达到科学、优质、高效的目的，经济、军事效益显著。

2)该综合检测系统采用在线检测部分与单体检测装置相结合的检测保障方式，为该炮火控电气系统检测提供了新思路、新方法，能系统准确地动态监测该炮的运行状态，解决了火力、火控系统有关技术指标无法检测或检测不准的难题，提高了检测精度和效率，提供的检测结果可指导装备的维修，大大提高装备的战备完好性。

［1］张明善.PTL02 式100 突击炮维修保障设备配置模式研究［D］.石家庄:军械工程学院，2003.

［2］章国栋.系统可靠性与维修性的分析与设计［M］.北京:兵器工业出版社，1990.

［3］董玉革.机械模糊可靠性设计［M］.北京:机械工业出版社，2000.

［4］沈正祥.新型装备维修保障方案制订的研究［D］.石家庄:军械工程学院，2004.

［5］贾希胜，甘茂治，程中华.以可靠性为中心的维修［J］.工程机构与维修，2002(11):116-117.

［6］窦亚力，王惠源，张鹏军，等.火炮炮控故障综合检测系统总体设计［J］.火力与指挥控制，2011(2):184-187.