基于适配器的发射车电气检测技术研究

范文晶，王召利，殷翔，孙棪伊，牛远征

（1.上海机电工程研究所，上海，201109；2.上海无线电设备研究所，上海，201109）

0 引言

发射车是地面装备中功能最为复杂、配置数量最多的作战车辆，集机动运输、阵地展开与撤收、随动指向、装备检测、发射等功能于一体，功能复杂，性能要求高。在发射车总调、综测和例试中，需对发射车的电气系统进行检测，整车电气检测质量是发射车功能性能保证的最重要环节[1,2]。整车总装总调过程中电气检测工作量巨大，是整个生产过程中最为费时费力的工艺环节[3,4]。

当前，在发射车电气检测采用的测试工具都是通用仪表仪器，比如数字万用表、示波器、笔录仪等，测试技术手段的落后，检测自动化程度低，效率低，对检测人员技能水平要求高，检测周期长；而且由于各型号发射车通用化水平低，设备难以通用，人员难以兼岗，各个型号检测线相互独立，无法综合优化，生产效率也进一步受到影响，同时因工位转换引起的计划编排、设备调配、进度调控和质量控制难度大幅增加。随着生产任务的激增，现有的发射车整车电气检测工艺方法已经很难满足多型号批产需求，已经成为提升发射车生产效率的瓶颈[5]。为此，本文研究了基于适配器的发射车电气检测技术，采用“通用平台+适配器”的模式，集数据采集和存储、检测、结果判别及显示等功能于一体，明显提高发射车电气检测自动化、通用化水平和检测效率。

1 设备组成

基于适配器的发射车电气检测技术采用“通用平台+适配器”的模式，通用测试平台主要电缆检测设备、电源检测设备、总线检测设备、信号检测设备和数据分析评估设备等通用检测设备组成，四个通用检测设备分别独立完成对被测对象的测试，还可以通过以太网接口将测试数据传输给数据分析评估设备，在分析评估设备上完成对测试数据的保存，分析和故障诊断。设备组成如图1所示。其中通用测试平台提供标准的测试接口，将所有测试资源连接到标准测试接口中，标准测试接口可以满足所有型号电气检测的需求。而针对不同型号的发射车，设计与被测设备对应的适配器。在适配器中完成被测信号的转接、调理等信号转换，实现了被测信号的标准化和归一化，最终转换为通用测试平台可以使用的标准信号，通过标准测试接口连接到检测系统中，实现了通用检测设备接口的通用化。

电缆检测设备主要实现对发射车的电缆导通、绝缘和耐压测试，电源检测设备主要测量直流电源的电气特性，包括电源的输出电压、负载效应、纹波特性；交流电源的电气特性，包括电压、畸变率等特性；信号检测设备主要完成发射车各类分立的模拟与数字信号的检测，同时还需对导弹的发射时序进行录取分析，获取导弹发射过程中的时序参数；总线检测设备主要对GJB289A（1553B）总线、CAN总线、RS422/RS232/RS485总线和以太网总线的通信质量进行监控。数据分析评估设备实现各类检测项目的集中控制与数据处理，该设备通过以太网对电缆检测设备、电源检测设备、总线检测子设备与信号检测子设备进行集中远程控制，能够对各类测试数据进行实时采集、保存、回放和评估，且能及时掌握系统的运行状况。

图1 电气一体化检测设备组成框图

2 系统硬件设计

通用检测设备都采用标准19英寸6U高度上架机箱模式，内部安装基于PXI/PXIe总线的便携式8槽PXI机笼，然后安装基于PXIe零槽控制器、PXI总线的功能板卡，通过计算机控制相应的功能板卡实现相应的测试功能。通用检测设备的原理框图如图2所示。

图2 通用检测设备原理框图

测试平台设计时充分考虑了平台的扩展性，测试单元内部PXIe机箱均采用8槽设计，最多可插8块功能板卡，目前实际使用基本在4至6块，用户可根据需要安装新的模块已完成更多新功能测试；测试插座设计也预留了10%-20%的空针；模块电源方面最大输出可以达到500W，也预留了50%空间。零槽控制器采用标配4GB内存/250GB硬盘，用户可以根据需要最大选择16GB内存/500GB硬盘。

每个检测设备提供了通用测试接口，用户测试时需要连接相应的测试适配器才能完成测试。适配器用于各型发射车的测试接口与检测设备的接口匹配，通过对接口的整体规划，可以为每个型号发射车研制相应的适配器。从而解决不同检测设备适用于不同型号的发射车的硬件接口。更换不同的适配器即可完成不同型号发射车的测试，而通用检测设备本身不需要做任何更改，使各种电气检测设备真正具有通用化的测试能力。适配器结构组成较简单，其硬件成本只占整个一体化检测设备的10%，电气检测硬件通用化率达到了90%。总线检测适配器如图3所示。

图3 总线检测适配器原理图

总线检测适配器实现了通用总线检测设备与被测发射车终端设备中1553B总线、CAN总线、RS422/485总线、RS232总线和以太网总线的接口转接。适配器采用1553B耦合器实现1553B总线的通信转接，1553B耦合器串接在待测1553B设备之间，通用总线检测设备通过连接耦合器，接入被测总线网络。适配器采用以太网交换机实现待测以太网的通信转接，网络交换机串接在待测以太网设备之间，通用总线检测设备通过连接网络交换机，接入被测网络。对于CAN总线、RS422/485总线和RS232总线，通用总线检测设备通过适配器直接并联在待测发射车总线终端设备之间。

3 系统软件设计

系统软件设计是整个一体化检测设备设计的核心，也是系统主要组成部分。本系统的软件设计采用了图形化、模块化的设计方式。一体化检测设备通过局域网将总线检测设备、信号检测设备、电源检测设备、电缆检测设备和数据分析评估设备进行连接。单台检测设备可以独立完成相应的功能测试；也可以通过数据分析评估设备（主控）进行控制和信号监视完成系统功能测试。系统采用分布式架构，可以灵活扩展设备只需将需扩展的设备（或PC）连接到局域网上就可以实现对测试系统的控制，数据监视或者数据分析。以实现设备的工作效率。一体化检测设备亦可以并接与实验室局域网实现远程数据的分析和评估。软件体系架构图如图4所示。

图4 软件体系架构图

由于发射车检测项目多、测试过程复杂，若为每型号单独开发一套检测软件，则工作量巨大且扩展性差。针对目前已有批产型号，同时充分考虑后续批产型号的需求，检测软件在保证设备自动化设计要求的同时，必须具备通用化。

主要通过如下途径来保证“通用化”需求：(a)对检测的软件的功能进行统一规划，同时确保各功能模块的功能覆盖各型号测试的需求；(b)采用参数化技术，并对不同型号采用不同配置文件方式，实现检测软件的通用化。

用户通过在测试软件的配置界面中对被测信号的名称、对应的硬件通道、测量结果的上下限及故障诊断策略等相关参数进行设置，无需更改软件，即可满足不同型号的不同测试需求，实现测试软件的通用化。

针对不同型号的不同测试要求，只需修改测试软件的配置文件，无需更改测试软件功能模块，即可满足相应的测试要求，从而实现了测试软件的通用化。一体化检测软件的功能模块通用化率达到了100%。

3.1 软件功能模块划分

按照功能来划分可以将本系统的软件分为软件配置模块、数据采集模块和数据分析、处理模块。

（1）软件配置模块

软件配置模块用来对测试信号的名称数量、测试判据、硬件板卡等信息进行配置，配置信息都可在软件界面上进行修改。硬件层配置使用Excel，用户根据不同的型号的发射车的硬件信号需要对硬件的信号的通道名称，参数，管脚映射进行配置，以使得测试管脚功能的复用满足不同型号对信号的需求特性。用户可以通过软件界面配置测试，监测信号的名称通道，结果上下限，故障诊断信息和硬件通道映射路径。测试策略层配置主要针对不同测试需求，制定不同的测试流程，数据处理方式及信号采集的频率。

当测试设备应用于不同类型的发射车时，只需对被测信号进行配置，不需要修改软件代码，即可完成相关测试，通过配置模块实现了测试软件的通用性。

（2）数据采集模块

数据采集是检测过程的第1步，在整个系统中占有重要的地位。由于NI公司提供的数据采集卡的驱动程序自动携带可以嵌入LabVIEW的DAQ程序模块库，因此在设计数据采集程序时可以直接使用此模块库进行编程[5][6]。此模块主要是对采集设备的采样参数进行设置：设置采样通道，信号输入电压范围为-10V～+10V，采样模式为连续采样。在采集的过程中实时显示采样结果，并创建临时文件对采集到的数据进行保存。

（3）数据分析、处理

提供测试数据查询，数据按时间回放，数据的动态显示，在测试符合要求的情况下，确认产品无故障，在测试不符合要求的情况下，能记录错误数据，为故障诊断设备提供数据接口；能按照要对对测试项目和数据查询和测试报表生成。

4 试验结果分析

将基于适配器的发射车电气检测技术应用于某型号发射车检测中，检测时，按图5所示连接整个系统。

图5 一体化检测设备与发射车连接关系图

使用该技术之后，用于检测电缆网的兆欧表、万用表，用于检测电源特性的模拟负载，用于检测发控系统的发控检测工装、笔录仪等设备统一由一体化的检测设备予以替代。操作的便捷性、工作效率的提升显而易见。

图6 检测设备优化效果

完成优化后，发射车电气检测工艺流程大为简化，所需要的人员和测试工时都得到了压缩，电气检测工位和工时缩减50%左右。

图7 优化前后发射车检测工位、工时对比

5 结束语

针对目前发射车电气检测自动化程度低、检测工序繁杂、检测工位众多等问题，本文研究了基于适配器的发射车电气检测技术，该技术实现了发射车电气检测的自动化、快速化和通用化。应用该技术后，发射车的电气检测工时和检测工位可减少近50%，大大提高了发射车电气检测的效率。该系统具有很强的实用性，可广泛应用于各型号批产研制工作，对于类似计算机自动测试系统的开发亦具有一定的参考价值。