基于NI-cDAQ自动测试火控系统电源组件

郭维波，吴凌燕，冯威

（海军航空工程学院青岛校区，山东青岛266041）

基于NI-cDAQ自动测试火控系统电源组件

郭维波，吴凌燕，冯威

（海军航空工程学院青岛校区，山东青岛266041）

分析了某型飞机火控系统原电源部件检测设备的主要检测思路，列举了该检测设备的特点,并针对其存在的问题：体积庞大、测试耗时长，检修不方便等，提出了一种自动测试设备框架，系统地介绍了新框架的硬件组成及软件实现方法。硬件方面主要选用可靠性高的军品级产品：pc104，NI-cDAQ；软件方面采用流行的图形化编程工具Labview2010。根据该实例，给出了现代检测设备设计的新的实现方法和思路，实现了全新的火控系统装备维修保障模式。对于其他同类型的检测设备的研制，具有借鉴意义。

自动检测设备，NI compact DAQ，Labview2010

0 引言

某引进机型具有先进的对空、对地火控系统，可以对空、对地目标进行探测与火力引导。其火控系统由火控计算机、信息交联组件、惯性组件等设备组成，这些设备所需电源种类多、供电电流大、供电分支复杂，因此，原厂在该型机上专门设计了火控系统电源组件。电源组件可以根据各火控组件所需电压电流，在内部编码后分别向对应分支供电，供电电压分别为直流27 V、交流400 Hz的115 V（区分单相与三相）、交流400 Hz的36 V。

由于电源组件内部具有电压变换电路和复杂的编码输出电路，所以会经常引发故障，地勤工作人员对其检测往往依赖于引进的原制检测设备［2］。

原制检测设备具有操作简单、现象明显等优点，但随着社会进步和飞机出勤率的加大，这些检测设备也出与时代不符的缺点，这就需要一种更为先进的测试手段，来实现这种大量数据采集并被识别的功能。

1 原制检测设备结构

原制检测设备的结构是构成自动测试的基础，该检测设备主要由大量的开关与指示灯组成，具体电路为4大部分，分别是地面电源供电部分、设备供电部分、开关量控制部分、电源输出指示部分。这4部分的结构见图1所示。

图1 电源部件检测设备测试结构图

图1中左侧虚线框部分为原制检测设备，右侧虚线框为被测的电源组件。在地面电源供电良好的条件下，由设备供电部分将直流27 V、交流115 V、交流36 V分别向电源组件的转换部分供电，同时向开关编码部分与编码供电部分分配所需信号。操作人员根据检测工艺扳动检测面板上的开关，触发开关量控制部分；生成离散信号送往电源组件的开关编码部分，由编码部分根据编码表生成控制指令；控制编码供电部分遵照控制指令，将各个火控系统组件所需电源输向对应插头；由检测设备的指示部分将这些输出电源指示出来。电源组件检测设备的面板指示灯，能够直观地显示出各个通道供电是否正常，但是显示信号量过多，所采集信号通道为96个，操作人员每扳动一个测试开关，需遍历所有指示灯。这就造成大量的重复工作与体力劳动，所以就有必要对电源组件开展自动检测工作，将地勤人员从这种重复的工作中解放出来。

2 电源组件自动测试实现

上面分析了电源组件检测设备内部结构，它的组成结构上有4部分，其中电源供电部分、设备供电部分为固定结构，无需改动。而真正人机交互部分就是开关量控制部分和电源输出指示部分，设计的自动检测设备，能够按照检测步骤自动切换相应开关，并跟踪遍历每一步操作后的面板指示灯变化，从而达到自动测试的目的［1］。

与每一个自动测试系统相同，对该火控系统电源组件的设计，应分为硬件设计与软件设计。硬件设计用来满足构建检测硬件条件，软件设计用来模拟人工操作过程从而实现自动检测。

2.1 自动测试设备机箱设计

在原检测设备硬件结构基础上，为达到精简箱体结构目的，采用NI公司compact系列机箱，该机箱的特点是：体积小，功耗低，可灵活安插各种测试板卡。所选机箱具体型号为NI cDAQ9178，该机箱与上位机采用USB通信方式，供电电压为直流12 V，可供安放测试板卡的插槽为8个。

图2 NIcDAQ9178机箱构造图

该机箱所需的12 V电压，由检测设备内部DC/DC模块直接变换；检测设备内部采用PC104作为上位机，与该机箱通过USB电缆线通信；使用6个机箱插槽，作为后续的开关控制与数据采集。

2.2 开关量控制部分

采用NI继电器模块替代原检测设备中的面板开关，由于原开关量信号中有直流27 V、交流115 V两种，所以对继电器模块的耐压值有一定的要求。

采用NI 9485作为直流27 V开关量控制，该模块属于固态继电器，耐压值为直流60 V。原检测设备中需要13路27 V开关量，而9485只有8路并行开关，所以在设计中采用了2块NI 9485控制直流27 V开关量。

采用NI 9481作为交流115 V开关量控制，该模块属于电磁型继电器，耐压值为250 V。原检测设备中需要10路交流115 V开关量，而9481只有4路并行开关，所以在设计中采用了3块NI 9485控制交流115 V开关量。

所有模块插入NI cDAQ9178机箱内部插槽，构成一个完整的测试体。图3就是电源组件自动测试设备的结构图。如图3所示，DC/DC模块组为PC104与NIcDAQ9178提供直流电源，PC104作为测试设备的整机控制，与NI cDAQ9178相互通信。模块9481、9485分别向被测件提供交流115 V、直流27 V的开关量，被测信号通过信号调理板被9403所采集分析。

鬼子军官用手指了指周教授几个，又在空中划个圈儿，哇啦哇啦说了句什么，几个日本兵一齐弯腰嗨了声，哗啦啦散开站成一圈儿，用枪剌抵住周教授几个。

图3 电源组件自动测试的结构图

2.3数据采集

采用9403 IO模块对被测信号量进行采集上。9403属于TTL电平数字信号采集器，如果要对直流27 V、交流400 Hz 115 V、交流400 Hz 36 V被测量进行采集，就需要将这些被测量进行信号调理、隔离，以满足数字IO接口要求以及设备的安全需求。

对交流电路进行调理要较直流复杂一些，图4为交流信号调理电路，而直流信号调理电路在此基础上仅去掉整流滤波，这里就不再赘述了。

图4 交流信号调理电路

在图4中由电阻降压电路将原115 V交流信号量降为低压，经过半波整流、电容滤波形成直流信号量可供DIO稳定检测。

上述电路还需与交流115 V做隔离处理，没隔离电路，如果降压电路发生断路或接地不良现象，将使高电压直接进入后端测试件中，引发事故。所以在这里加一级光耦隔离，可靠的保障人员与设备安全。由于光耦电路就属于一级反相，所以在光耦后部再加一级反相将信号相位纠正过来，同时也能增加对调理信号的驱动能力。

辅助显示电路主要用于软件调试时，用来参照检测结果。

2.4 软件设计

利用LabView2010对NI cDAQ9178进行编程，硬件机箱的驱动主要基于NI公司的MAX软件，利用MAX软件完成配置NI cDAQ9178及其内部所插板卡后，就可以调用相应驱动程序进行相应数据采集与开关控制。

图5为整个测试系统的软件流程图，在使用9481、9485和9403这些模块前，需要在软件开始将其端口初始化，建立DAQ任务后方可使用。

依据检测工艺流程，将每一步的操作步骤以表格形式存放。自动测试开始并同时计数，并依此查询所要输出的控制量。电源组件接收到控制信号量，因其内部编码将延迟一段时间才能有输出，所以软件中必须有等待时间，当达到规定等待时间后，利用9403对被采集的IO量进行采样并存储。

图5 测试软件流程图

判断检测步骤到达最后一步，将所有的采样与标准值进行对比，从而形成一个检测报告，以文件形式存储至硬盘中，以供用户查阅。

最后，将原来系统占有的硬件资源释放，准备下一次的自动测试任务。

3 结束语

火控系统电源组件输出电源数量与种类较多，采用原机械开关式的检测设备，需消耗大量的人力资源与时间资源，同时由于操作人员的主观性，不能保证测量结果绝对精准。

因此，在现阶段高技术战争局势下，针对空地火控系统电源组件，应在原检测设备的基础上，改进自动测试的方法，能够快速对该组件进行检测，只有这样才能适应各种复杂战场环境的需要。文中所提及的信号调理电路将设备不同供电类型，都转换成TTL电平信号，便于机cDAQ箱直接数字采样，这种方法也适用于机上其他电源设备的检测。

［1］周立功.ARM嵌入式系统设计［M］.北京：北京航空航天大学，2004.

［2］姜龙光，王燕山.航空状态监测传感器技术的发展［J］.测控技术，2012，31（4）：1-3.

［3］杜占龙，谭业双.自动测试系统软件平台的设计与实现［J］.测控技术，2012，31（4）：96-99.

Based on NI-cDAQ Fire Control System of Automatic Test Equipment

GUO Wei-bo，WU Ling-yan，FENG Wei
（Naval Aeronautical Engineering Institute Qingdao Branch，Qingdao 266041，China）

The paper analyzes the main examination way of original automatic testing power supply of fire control system,to given characteristics and question of the examining equipment and at a certain airplane fire control system original power parts examination equipments and enumerated:huge，the test consume long，check to fix inconvenient etc.It gives a kind of automatic testing equipment frame and systematically introduced the hardware of new frame to constitute and the method of software.The hardware mainly chooses the soldier grade of dependable sex Gao product:such as Pc 104，NI-cDAQ；The software Labview2010 is adopted.According to the example the method and way are given of modern examination equipments，the new guarantee mode of new fire control system is carried out.It has a lessons for to the other the same kind of examination equipment.

ATE equipment，NI compact DAQ，Labview2010

TP274

A

1002-0640（2015）02-0179-03

2014-01-14

2014-02-08

郭维波（1978-），男，内蒙古巴彦淖尔盟人，硕士研究生。研究方向：军用机载雷达、自动测试技术。