基于LabWindows/CVI 的引信自动测试系统设计

谢 冰 郑 宾

(中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室 太原 030051)

0 引 言

引信作为导弹的重要组成部分，其性能的好坏直接影响导弹的总体战术指标，因此在研制过程中和投入生产后对引信产品进行严格的测试是非常必要的。目前，引信测试大多采用的是人工测试的方法，由于引信参数繁多，信号复杂，该方法在使用的过程中需要很大的工作量，且过于繁琐，从而引起了较大的测量误差。鉴于此，本系统基于虚拟仪器的测试理念，以Labwindows/CⅥ为软件开发平台研制出稳定性高、人机界面友好、操作简便的引信自动测试系统。

1 测试原理

根据引信产品的要求，引信自动测试系统主要由测控计算机、产品供电单元、信号调理单元和目标模拟器单元、通用仪器控制单元(示波器、万用表、计数器)等组成。引信自动测试系统的测试原理如图1 所示。

图1 引信自动测试系统的测试原理框图

该测试系统在工业控制计算机的统一控制下完成，根据测试任务的要求，操作控制系统首先指定产品实现自检。在自检正常后，操作控制系统按照操作指令通过测控单元及接口可完成对引信产品综合性能的光信号和电信号的测量。其中，计算机和引信产品间的通信由RS422 通信接口卡来完成的;模拟信号产生模块、光电参数测量模块是通过NI 公司的PXI－6251 高速数据采集卡、横河DL系列示波器和Agilent 53131A 计数器处理完成的;电源单元测量模块和接口阻值测量模块是通过Agilent 34410A 数字万用表来完成的;Agilent 34110A 数字万用表、Agilent 53131A 计数器和DL 系列示波器通过一块GPIB 接口来进行控制;目标模拟器单元主要包括壳体、4 路光接收耦合系统、4 路光发射准直系统、4 路光开关和光纤控制器，其中光纤控制器控制4 路光开关的打开和关闭用以实现激光引信产品与测试设备的光电连接。

2 硬件设计

测试系统的硬件选用NI 公司的PXI 总线工控机、PXI－8431/2串行接口卡、PXI－6251 A/D 卡、GPIB 接口卡、横河DL850 型示波器、Aglient 34410A 六位半数字万用表、Aglient 53131A 型计数器、多模光开关、朝阳线性一体化电源。硬件单元包括直流电源控制模块，电压、电流、接口电阻采集模块，数字脉冲信号采集模块，高速信号采集，噪声信号测量模块。工控机通过PXI－6251 的I/O 口继电器开关阵列，把相应的测试项目切换到万用表、计数器、示波器上，利用LabWindows/CVI 提供的GPIB/GPIB488.2 函数库控制3 台通用仪器来完成对电压、电流、接口阻值、数字脉冲信号、高速信号和噪声信号的测试。引信自动测试系统的硬件设计结构如图2 所示。

2.1 直流电源控制模块

该模块由接口板、电压信号调理模块、继电器控制模块、朝阳线性一体化电源等组成，为系统正常工作提供电源电压及产品供电电流的检测。该单元根据系统供电要求，通过PXI－6251 的I/O 接口控制继电器开关阵列，按要求为引信产品提供+27 V 电源、+20 V 电源、+5 V 电源及+15～+32 V 可调的直流电源。

2.2 电压、电流、接口电阻采集模块

该采集模块主要完成对引信产品的电压、电流、接口静态电阻的精确测试，通过利用PXI－6251 的I/O 口来控制继电器开关阵列，由数字万用表(agilent34410A)来测量，主控计算机通过GPIB 总线读取数字万用表中的测试数据，并对采集测试结果进行显示、数据分析和保存。

2.3 数字脉冲信号采集模块

此模块完成对数字信号的精确测试，包括测试项目中的自炸时间、小目标发射时钟、I 象限发射基准UCLK1、可变延时。利用PXI－6251 的I/O 口来控制继电器开关阵列，由计数器(agilent34410A)来测量，主控计算机通过GPIB 总线读取计数器中的测试数据，并对采集测试结果进行显示、数据分析和保存。

图2 引信自动测试系统的硬件结构框图

2.4 高速信号和噪声信号测量模块

高速信号和噪声信号测量模块利用横河公司的DL 系列示波器来测量，包括执行级信号1、点火信号、自炸信号、引信开启信号、主通道接收噪声、辅助通道接收噪声、触发信号、主通道遥测信号、辅助通道遥测信号、目标识别信号、点火信号2 等信号的采集测量，主控计算机通过GPIB总线读取示波器中的测试数据，并对采集测试结果进行显示、数据分析和保存。

3 系统软件设计

3.1 开发平台及软件组成

系统软件基于虚拟仪器原理，以LabWindows/CVI 为软件开发平台。LabWindows/CVI 适用于各种测试、控制、故障分析及信息处理软件的开发，尤其是大型、复杂的测试软件。系统软件主要包括系统登录模块、系统自检测模块、电源控制模块、仪器控制模块、数据库模块、报表生成打印模块等。其中登录模块用于校验屏幕输入的用户名及密码，判断相应用户的访问权限;系统自检测模块可实现对电源、计数器、万用表、示波器的开机自检;电源控制模块主要为系统各部分提供相应电压;仪器控制模块通过LabWindows/CVI 提供了GPIB/GPIB488.2 函数库对计数器、万用表、示波器进行控制，完成相应的测试;数据库模块利用数据库接口工具包SQL Toolkit 完成测试结果的查询与存储;报表打印模块完成相应测试报表的打印。测试系统软件的流程图如图4 所示。

图3 测试系统软件的流程图

3.2 测试软件功能介绍

引信综合测试系统的主要功能是完成引信+ 5 V、+20 V、+27 V 电源和+27 V_执行电源的电压、电流，探测器偏压，接收电源的电压，自炸时间，延迟时间，时钟信号，主通道遥测信号和参考通道遥测信号，目标识别信号，近炸延时启动信号，执行级信号，自炸信号等相关项目的测试。该软件控制整个系统工作，实现数据显示、存储、处理和分析，并生成测试报表。测试软件主界面共包括五部分:测试项目选择区、电源及输出状态显示区、测试项目及测试结果显示区、操作及状态信息显示区和测试结果颜色说明区。测试项目选择区包括一些在测试中常用到的测试功能按钮，包括:阻值检测、初测、复测、最终测试、复位、手动测试、查询数据、退出系统等;电源及输出状态显示区用来显示测试当中+27 V 电压、+20 V 电压、+5 V 电压、+27 V_ZX 电压、ES 信号、ALOG 信号、光路1、光路2、光路3、光路4 的开启与否状态;测试项目及测试结果显示区用于显示测试的项目名称及对应的测试结果;操作及状态信息显示区实时显示测试中系统动作的步骤及状态;测试结果颜色说明区提示了测试结果的颜色代表含义。测试系统的软件主界面如图4 所示。

图4 引信自动测试系统主界面

4 实验测试结果

以电压、电流采集模块的测试结果为例，如表1 所示。主控计算机通过PXI－6251 的I/O 口控制继电器开关阵列来获取引信产品的被测信号，利用LabWindows/CVI 提供的 GPIB/GPIB488.2 函数库控制数字万用表(agilent34410A)来完成对+5 V 电流、+20 V 电流、接收电源电压、探测器偏压等项目的测量，主控计算机从GPIB 总线中读取数字万用表中的测试数据，并对采集测试结果进行显示。从表1 中可以看出，在初测、复测、最终测试等试验中各参数的测试结果准确且重测的一致性好。

表1 为电压、电流采集模块的测试结果

5 结 论

本引信自动测试系统已交付引信研制单位使用，实际运行表明该系统软硬件设计合理、性能稳定、人机界面友好且操作简便。完全满足了引信自动测试的需要。

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