引信电子安全系统片上可编程测试仪通用性技术

何莽莽

摘 要：通用电子安全系统测试仪研发的目的是对电子安全系统工作的可靠性加以检验，同时为了保证检验引信的可靠性和安全性，电子安全系统测试仪的设计应满足一定的技术要求。据此，本案笔者讨论一种以AVR单片机为基础的电子安全系统测试仪通用设计方法。

关键词：AVR；电子安全系统；通用电子安全系统测试仪

从引信检验的可靠性与安全性角度来讲，电子安全系统测试仪的设计应满足如下技术与功能要求：模拟控制信号、监测工作状态、监测引信解保状态、电压实时监测与存储、信息交换、RS485通信、安全提示、自检及检定等。另外，从引信测控任务的实现来看，工控机内设功能板卡+外设稳压电源的测控模式具有操作繁琐、无法自动判别引信合格与否、无法在恶劣环境下有效检测引信及无法同时用同一台安全系统测试仪测试不同型号的引信。鉴于此，下文介绍一种以AVR单片机为基础的引信电子安全系统片上可编程测试仪。

一、测试类型自动识别技术

电子安全系统测试仪分为检定、自检和引信检测三种测试类型，同时利用测试电缆上的识别点，便可区分16（或24）种电缆，当前设计完成的电缆包括自检或检定电缆、引信测试电缆，即：仅需将电缆接入引信检测接口，测试仪通电以后便可先识别电缆，继而启动自检、检定和引信检测程序。

二、引信检测合格自动判别技术

在工控机测控模式下，一般先利用人眼观察CDU电压波形与数据等引信关键数据，再依据如下理论判断引信合格与否：CDU电压在起爆信号前的均值为（3-5）±0.3V，而在起爆信号后的均值降至2V以下，且下降缺口的宽度应在40-200ms以下。与此相比，在引信电子安全系统片上可编程测试仪中，通过对引信的型号及其测控时序、性能参数等进行分析，便可获得测试仪的测控数学模型，用以判断不同型号引信合格与否，同時通过解除引信保险及存储和实时判读性能参数，便可获得引信的动作数据，用以判断引信检测模块合格与否，从而实现对引信合格与否进行自动测试。另外，对CDU电压采用数字滤波技术及FIFO数据采用滑动时间窗进行处理，即：先对起爆信号前后特定时间窗中的CDU电压数据进行实时采样，然后再利用软件对引信合格与否进行自动判读。

三、高可靠性、低成本和高环境适应性设计

电子安全系统测试仪使用ATMega单片机，可完成从A/D采集到下载全过程的一体化设计，即：以MOS管和光继电器取代机械继电器来对主电源输出进行控制及对控制信号进行解保等，同时选用具有抗电磁干扰能力强、可靠性高、功耗低、体积小和成本低等优点的铁电存储器。另外，在电子安全系统测试仪中采用可靠、简洁的整机装配技术，在这一技术下，仅需插接铺设面板、测控印制板等组件即可，因此具有较强的可维修性，同时将一切对外接口隐设在测试仪的外表面下，以实现防潮、防尘和防撞等目的。电子安全系统测试仪的体积为264*178*119mm，而其质量为4±0.4kg。引信测控仪采用了检测盒模式，其环境适应性指标如下：工控机的最高、最低工作温度及抗冲击力分别为为0℃、40℃和20（5-7ms）；检测盒的分别为-40℃、65℃和60（6-12ms）。据此，与工控机模式相比，检测盒模式的环境适应性更强。

四、通用化设计

电子安全系统测试仪的通用化设计是从可扩展性与通用性的角度建立标准化的软硬件平台，以满足未来常规引信测试的要求。

（1）首先找出不同常规型号引信检测在A/D数据实时采集与存储、解保控制等上的共性，即其单片机的核心芯片、时钟、A/D采样、存储和通信功能芯片均具有通用性，其中信号线可重复使用。另外，在测试仪中设计的控制与测量回路具有充足的冗余量，以解决解保信号电压体制、控制通路数量和引信返回测量信号的电压幅值不一的问题。

（2）针对多电压体制兼容的问题，要求兼容5V/28V的解保信号和40V/28V的引信供电信号。为此，设计了通用的引信检测接口，并将不同引信类型的电源、测试信号、控制信号及测试电缆识别点等集合于此。

（3）在电子安全系统测试仪中，电压体制相同时的引信解保信号、引信返回测量信号端口及引信检测接口与检定结构允许重复使用。

（4）当采用模块化设计软件时，将A/D采样模块、检定、自检、数据存储、引信解保状态检测及上位机通信模块设计为公用模块，同时共设计了6种引信自动识别功能，即：在引信检测中，直接进入自动检测程序，而在不同型号引信的检测中，仅需更换检测电缆。

（5）在与上位机间设计了通用调控与通信协议，具体将设备代码集及命令表示为一个字节，并分别扩展至256种设备和相应的控制命令中，其中可将命令参数扩展为250个，以满足未来引信检测对扩展性和通用性的要求，详见图1。

综上，据使用结果显示，从上述方面设计的电子安全系统测试仪完全满足设计要求，且在保证供电质量上具有重要作用。

参考文献：

[1]王兵，阮朝阳.引信电子安全系统片上可编程测试仪通用性技术[J].探测与控制学报，2013，35（3）：61-64，69.

[2]王兵，阮朝阳.全电子安全系统通用引信测试仪设计[J].测控技术，2013，32（1）：61-64.

[3]刘志强，李世义，申强等.ESA多功能测试仪的设计与实现[J].电子测量与仪器学报，2004，18（z1）：398-403.

（作者单位：西华大学）