火箭系统电缆测试系统的设计与实现

曾轩，史永亮，吴艳顺，于晓敏，史金倩

（中国人民解放军96630部队，北京102206）

火箭系统电缆测试系统的设计与实现

曾轩，史永亮，吴艳顺，于晓敏，史金倩

（中国人民解放军96630部队，北京102206）

针对火箭系统电缆的高可靠性的要求，设计了一个用于检测其导通、绝缘及精度的测试系统。论述了系统的逻辑控制单元、通路测量单元及绝缘测量单元，通过研究表明该系统测试精准、定位准确、可扩展性强，能实现可靠的火箭系统电缆检测。

电缆；导通；绝缘；精度；测试系统

火箭系统电缆是火箭的神经系统，是把火箭的各个级、段有效联接起来的关键，其可靠性关系到火箭发动机甚至于整个火箭系统的安全[1]。火箭系统上繁杂的电缆，数以千计的导线、数以万计的接头检测点[2]，其导通、绝缘及精度要求不能有半点差错，否则就容易造成整个火箭系统的发射失败。

本文着重研究对复杂火箭系统电缆的所有导线及接头检测点的导通、绝缘有效检测，从测试系统原理及软件进行研究，自主设计研究一套完整的较为先进的火箭系统电缆导通绝缘测试设备，旨在通过对电缆全导线及全接头的有效测试，保证电缆的有效性，并迅速定位电缆的故障导线及故障接头点，确保电缆的可靠性。

1 系统原理及模块设计

火箭系统电缆测试系统的总体设计见图1.系统主要由控制器单元、逻辑控制单元、通路测试单元、绝缘测试单元、继电器矩阵单元、人机接口单元和电源单元组成[3]。系统的运行流程见图2.

图1 系统总体设计

图2 系统运行流程

控制器单元完成测试的逻辑控制、测量接点的切换、测量单元的启停、测量结果的读取及人机对话等工作。

逻辑控制单元主要由译码驱动电路组成，在接到控制器发出的控制命令后，经过译码，向测量单元和继电器矩阵单元发出相应的控制信号或从测量单元读取测量结果。

继电器矩阵单元接受来自逻辑控制单元的控制信号，将要求的被测接点切换到测试线上[4]。

通路测量单元和绝缘测量单元接受到逻辑控制单元的控制信号后，首先将相应的测量电路切换到测试线上，并启动相应的操作，测量结束后在逻辑控制单元的控制下将测量结果送入控制器完成测量的过程。

人机接口单元负责接受操作者的测试要求及其他信息，并将测试信息和结果显示、打印。

电源单元为分散式供电系统，各单元由一次电源供电，二次电源相互隔离并由各单元自带。

1.1 控制器单元

控制器单元拟采用PC/104嵌入式计算机为主控制器。测试控制软件存于电子硬盘中。系统根据设计的程序、用户输入的控制操作及实时测试的情况通过逻辑控制单元向测量单元和继电器矩阵单元发出相应的控制命令或从测量单元读回测量结果，同时通过人机接口单元完成测试接口和信息的显示。

1.2 逻辑控制单元

该单元主要由译码驱动电路和光电隔离电路组成。其结构如图3所示。

图3 逻辑控制单元

逻辑控制单元与控制器单元通过PC104总线连接，逻辑控制单元接到控制器单元发出的控制命令后，经过译码产生控制信号，控制信号经光电隔离、驱动后送入测试总线，通过测试总线传递给测试单元和继电器矩阵单元。

1.3 通路测量单元

通路测量单元的如图4所示。

图4 通路测量单元

继电器矩阵单元在控制器单元和逻辑控制单元的控制下，将被测点切换至总线模板的测试线上，同时通路测量单元内部的接口电路根据接收到的控制信号将测试总线上的测试线切换到测试电路中，测试电路完成测试后，将测试结果通过测试总线上传。

通路测试的工作原理如图5所示。

图5 通路测试原理图

通路测试实际上是测量被测点之间的电阻值，并与标准阈值相比较，进而确定通路状况是否合格[5]。图中Rx为待测电阻，恒流源产生电流为I的恒定电流，恒流源流经Rx产生的电压为Uo，

则：Uo=I*Rx

因此：Rx=Uo/I.

A/D变换电路在测量出Uo后，即可求出被测点之间的电阻。

1.4 绝缘测量单元

绝缘测量单元的如图6所示。

图6 绝缘测量单元

继电器矩阵单元在控制器单元和逻辑控制单元的控制下，将被测点切换至总线模板的测试线上，同时绝缘测试单元内部的接口电路根据接收到的控制信号将测试总线上的测试线切换到测试电路中，测试电路完成测试后，将测试结果通过测试总线上传。

2 软件设计

系统软件平台为Windows XP.电缆测试系统的所有工作都是在测试软件的控制下进行的，测试软件所要完成的主要功能如下。

2.1 系统自检模块

自检内容包括测量电路精度自检和切换继电器功能自检。测量精度自检通过测量测试仪内部预设精密电阻值并与标称值相比较来完成[6]。切换继电器自检主要检查继电器通断功能及绝缘性能。

2.2 测点切换模块

测试仪测试方法有单点测试、按图测试和全排列组合测试三种。单点测试较为简单，只需按要求吸合对应的继电器并进测量即可。全排列组合测试是单元测试的完全排列，测点切换按单点测试的方法顺序进行。按图测试是单点测试和全排列组合测试的折中，可以兼顾测试精度与速度的要求，测试时按图纸给定的等位点进行全排列组合测试。测点切换时需同时吸合多组继电器。

2.3 测量电路切换模块

测量电路的切换类似于被测点切换，按地址要求控制相应的切换继电器吸合即可完成切换。

2.4 测量判别模块

测量判别模块的主要任务是送入测试信号，启动A/D转换，读回测量结果，与标准值对比等。

2.5 人机对话模块

该模块的主要功能有显示测试软件主界面，接受用户输入的测试命令、测试条件，显示测试结果等。

3 结束语

本文论述了火箭系统电缆测试系统的设计原理，通过对系统的控制器单元、逻辑控制单元、通路测试单元、绝缘测试单元详细论述，完成了测试系统的整体架构及各模块的设计研究。针对系统实现，设计了用于测试的辅助软件，能够有效完成测试系统的各项功能。

[1]罗云林，吴林.航空多芯电缆检测系统设计[J].控制工程，2009，16（03）：342-345.

[2]陈卫，王莉.航空电缆故障在线检测与定位技术研究[J].飞机设计，2010，30（02）：62-67.

[3]闫华.空空导弹电阻负载自动测试系统设计[J].微计算机信息，2010，26（3-2）：33-35.

[4]杨峰.利用单片机实现多路矩阵切换[J].机电工程技术，2004，33（04）：46-48.

[5]魏书宁，龚仁喜，刘珺.电力电缆故障检测的方法与分析[J].计算技术与自动化，2005，24（03）：124-126.

[6]李苹慧，林辉.航空整机电缆自动测试系统的设计[J].计算机测量与控制，2010，18（04）：789-791.

Design and Implementation of a Rocket System Cable Test System

ZENG Xuan，SHI Yong-liang，WU Yan-shun，YU Xiao-min，SHI Jin-qian
（PLA 96630 Units，Beijing 102206，China）

In order to meet the requirement of high reliability of rocket system cable，a test system is designed to detect the continuity，insulation and precision of rocket system cable.The system of logic control unit，path measurement unit and insulation measurement unit are discussed in detail.The research shows that the system is accurate and scalable，and can realize reliable cable detection of rocket system.

cable；conduction；insulation；accuracy；test system

TJ760.6

：A

：1672-545X（2017）01-0220-03

2016-10-22

曾轩（1985-），男，江西丰城人，硕士，工程师，从事网络应用研究。