CN103471473B - 一种便携式导弹综合测试车自动计量检定装置及检定方法 - Google Patents

一种便携式导弹综合测试车自动计量检定装置及检定方法 Download PDF

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赵红慧
邵云峰
顾彬彬
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Abstract

本发明涉及一种便携式导弹综合测试车自动计量检定装置,该检定装置包括用于实现和测试系统中弹地、弹上机之间的通讯,同时对弹上机复位和复位应答信号进行测试的功能信号测试单元,用于产生测试所需的测试信号源的源信号产生单元,以及用于对源信号产生单元产生的直流电压、交流电压、标准电阻、脉冲信号和TTL电平信号的时间间隔进行采集和测试的信号测试功能单元。所述检定装置解决了以往手动进行计量检定的复杂性,保证了导弹综合测试车计量检定的通用性和可扩展性。

Description

一种便携式导弹综合测试车自动计量检定装置及检定方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种便携式导弹综合测试车自动计量检定装置及检定方法。
背景技术
[0002] 传统的导弹综合测试车的计量检定是利用通用的仪器设备与导弹综合测试车中的被测设备相连,采用手动的测试方法。如图1所示为传统的导弹综合测试车计量检定示意图,计量检定时所运用的测量仪器不仅种类繁多,并且测试过程繁琐,计量检定所需要的时间也相对较长。因此需要一种新的便携的导弹综合测试车自动检定装置。
发明内容
[0003] 针对以上现有技术的不足,本发明提供一种采用一种便携式导弹综合测试车自动计量检定装置及检定方法。利用便携式的计量检定装置来实现导弹综合测试车的自动的计量检定。由测试计算机与计量检定装置进行通讯,控制计量检定装置执行相应的操作。
[0004] 本发明的目的通过以下技术方案来实现:
[0005] 一种便携式导弹综合测试车自动计量检定装置,该检定装置包括:
[0006] 功能信号测试单元,用于实现和测试系统中弹地、弹上机之间的通讯,同时对弹上机复位和复位应答信号进行测试;
[0007] 源信号产生单元,用于产生测试所需的测试信号源,包括:直流电压、交流电压、标准电阻、脉冲信号、TTL电平信号;
[0008] 信号测试功能单元,用于对源信号产生单元产生的直流电压、交流电压、标准电阻、脉冲信号和TTL电平信号的时间间隔进行采集和测试。
[0009] 所述功能信号测试单元包括现场可编程逻辑器,所述现场可编程逻辑器连接有DSP控制器、数据存储单元、通讯模块和复位及复位回答信号模块,所述现场可编程逻辑器控制通讯模块实现通讯协议转换,所述DSP控制器通过FPGA来控制通讯模块。
[0010] 所述源信号产生单元包括:
[0011] 直流、交流电压产生单元,用于产生交直流电压;
[0012] 精密电阻产生单元,采用一系列阻值的精密电阻与开关矩阵相配合,产生各种不同的电阻值;
[0013] 脉冲信号产生单元,通过功能信号测试单元中的可编程逻辑器件FPGA内部的可编程逻辑设计,产生各种不同时间间隔、不同周期的信号,同时通过DSP与FPGA连接,实现信号输出的触发或控制,通过外围信号调理、驱动电路实现规定电平技术指标的信号输出;
[0014] 电流信号产生单元,利用被检系统提供的电压,建立模拟负载回路,并将采样回路进行转接,使得产生对应比例关系的电压信号,从而通过计算得出电流信号,同时还通过开关切换不同模拟负载,产生需要的变化电流信号;
[0015] 扩展接口功能单元,由于计量检定装置便携性的特点,机箱体积小,不适合将微波信号的检定仪器集成在设备的机箱中,因此在设备中设置解调器连接接口,将输入的微波信号变换成低频信号波形后,通过设备内置的采集单元进行检定测试。设备预留外部接口,也可与检定仪器,如功率计、频率计、频谱分析仪等互联,对微波信号进行检定。在设计时,预留可编程的源信号通道和测量通道,使设备可以方便的扩展和连接台式设备进行其他功能的计量检定。
[0016] 所述信号测试功能单元包括:
[0017] 直流、交流电压、电阻信号测试单元,将已知阻值的电阻信号测试采用电阻匹配加直流电压的方法,通过测量分压值即可计算得到被测电阻值;
[0018] 数据采集单元,主要实现对脉冲信号、波形信号、通讯信号的测试,通过高精度、高速的A/D变换器,实现对规定信号的采集;
[0019] 时间间隔测试功能单元,采用多周期同步测量法对综合测试车中示波器模块的时间间隔指标进行测量。
[0020] 一种便携式导弹综合测试车自动计量检定方法,该方法包括:
[0021] I)根据测试车的设备情况,确认需要计量检定的设备和信号的类型;
[0022] 2)将计量检定装置的接口与导弹综合测试车的接口相连接,构建自动计量检定平台;
[0023] 3)通过源信号产生单元产生相应的信号激励,信号测试功能单元对被测仪器所产生的信号进行测量,并将测试结果回传,进行数据的自动判读。
[0024] 本发明的优点在于:
[0025] a)解决了以往手动计量检定的复杂性
[0026] 便携式的导弹综合测试车自动计量检定方法将各种信号内嵌于计量检定装置中,使计量人员摆脱了计量所需的各种台式仪器。仅用一台便携式的设备即可替代。并且全程采用自动化的计量方法,使操作人员不需要具有很高的专业技术技能,就能够利用本计量检定装置完成对导弹综合测试车的现场计量与检定工作。简化了计量检定的复杂性。
[0027] b)保证了导弹综合测试车计量检定的通用性和可扩展性
[0028] 专用计量检定装置按照模块化设计理念,按照综合测试系统的需求,划分成若干个单元模块,包括信号测试功能单元、源信号产生单元和功能信号测试单元,进行独立印制板式布局,采用插入式模块结构,使设备的功能划分清晰,维护与更换方便。且充分考虑了装置的扩展性,预留扩展空间,可通过增加模块方式,满足扩展要求;并且预留外部接口,可通过接入标准仪器方式,增加计量检定功能,如可外接功率计或频谱分析仪等设备,对测试系统的微波信号源产生的信号进行计量检定等。
附图说明
[0029] 图1:传统的导弹综合测试车计量检定示意图;
[0030] 图2:便携式的导弹综合测试车自动计量检定示意图;
[0031] 图3:计量检定装置实施结构原理框图。
[0032] 图4:功能信号测试单元模块原理框图;
[0033] 图5:源信号产生单元模块原理框图;
[0034] 图6:信号测试功能单元模块原理框图;
[0035] 图7:直流或交流供电电源检定的实现结构框图;
[0036] 图8:数字多用表和数字示波器检定的实现结构框图;
[0037] 图9:微视组合检定的实现结构框图。
具体实施方式
[0038] 下面结合附图对本发明进行详细的说明。如图2所示为本发明便携式的导弹综合测试车自动计量检定示意图,利用便携式的计量检定装置来实现导弹综合测试车的自动的计量检定。由测试计算机与计量检定装置进行通讯,控制计量检定装置执行相应的操作。
[0039] 如图3所示为计量检定装置实施结构原理框图。该检定装置包括:用于实现和测试系统中弹地、弹上机之间的通讯,同时对弹上机复位和复位应答信号进行测试的功能信号测试单元,用于产生测试所需的测试信号源的源信号产生单元,用于对源信号产生单元产生的信号进行采集和测试的信号测试功能单元。
[0040] 如图4为功能信号测试单元模块原理框图,功能信号测试单元模块主要实现对测试系统中弹地RS-422通讯功能、弹上机RS-485A和B总线通讯功能、以及弹上机复位和复位应答信号功能的测试。通过可编程逻辑器件FPGA驱动、控制外围电路模块单元,通讯控制和逻辑控制FPGA完成串行通讯的协议转换,实现从并行数据到串行特定数据格式的转换,DSP通过对FPGA来控制通讯功能电路,外围存储电路用于存储要发送到被检系统的数据和从被检系统接收的数据。
[0041] 本设计中采用光电耦合器\磁电耦合器、带隔离的DC-DC变换器和RS-422芯片组成的光电隔离电路,具有配置灵活的特点。采用光耦隔离的外围通讯电路为通讯接口和被检系统之间提供电气隔离,通过专用的RS-422/RS-485电平转换器实现TTL电平到串行信号的转换。
[0042] 在通讯接口电路中,实现串行数据和并行数据之间转换的器件是串行收发器。并行数据从总线经接口电路传送到异步串行收发器,数据在这里被转换成串行数据,并加入必要的起始位、校验位和停止位,再经光电隔离电路传送到驱动电路,由驱动电路把转换后的串行数据发送给外部通讯设备。接收过程与发送过程相反。本设计要求同步串行通讯支持HDLC\SDLC协议,因此选用的串行收发器必须能支持HDLC\SDLC协议,通讯接口通过可编程逻辑器件FPGA内部逻辑设计来实现串行数据与并行数据之间转换。
[0043] 复位与复位回答功能模拟也是通过可编程逻辑器件FPGA内部逻辑设计来实现对被检系统信号的接收与回答。
[0044] 如图5为源信号产生单元模块原理框图,其中直流、交流电压产生单元由两部分组成:数模转换电路和大电压产生电路。精密电阻产生单元设计采用一系列阻值的精密电阻与开关矩阵相配合,产生各种不同的电阻值。
[0045] 脉冲信号产生单元通过可编程逻辑器件FPGA内部的可编程逻辑设计,实现对各种不同时间间隔、不同周期信号的产生,通过DSP与FPGA连接,实现智能控制单元对信号输出的触发或控制,通过外围信号调理、驱动电路实现规定电平技术指标的信号输出。
[0046] 电流信号产生单元利用被检系统提供的电压,建立模拟负载回路,并将采样回路进行转接,使得产生对应比例关系的电压信号,从而可通过计算得出电流信号。另外还可通过开关切换不同模拟负载,产生需要的变化电流信号。
[0047] 扩展接口功能单元由于专用计量检定装置的体积等因素的限制,不可能将微波信号的检定仪器进行集成,因此设置专门的解调器连接接口,变换成低频信号波形后,可用检定装置内置的采集单元进行检定测试,也可直接连接外置的专用检定仪器,如功率计、频率计、频谱分析仪等设备。在设计时,预留可编程的源信号通道和测量通道,使得装置可以很方便地扩展和连接台式设备进行其它功能的计量检定。
[0048] 如图6为信号测试功能单元原理框图,直流、交流电压、电阻信号测试单元:已知阻值的电阻信号测试采用电阻匹配加直流电压的方法,通过测量分压值即可计算得到被测电阻值。直流电压采用高精度的模数转换器测试,能够满足任务提出的±0.5%的精度要求。
[0049] 数据采集单元主要实现对脉冲信号、波形信号、通讯信号的测试,通过高精度、高速的A/D变换器,实现对规定信号的采集,模数转换器选用AD公司生产的AD7865BS-1芯片,其输入范围为可达-10V-+10V,最高采样频率为416KHz,14位精度。从而实现12bit和1M的数采的指标要求。
[0050] 时间间隔测试功能单元采用多周期同步测量法对时间间隔进行测量,在硬件上采用高速、大容量FPGA技术,保证测频测时的高速、高精度要求。
[0051] 本发明计量检定装置可以针对以下设备进行定期的计量和校准:(1)具有对直流和交流供电电源进行检定的功能;(2)具有对数字多用表和示波器通过电压源、标准电阻、以及波形信号发生器的方式进行检定的功能;(3)具有对信号源模块进行测量检定功能;
(4)具有对微波视频组合进行计量检定的功能;(5)具有对功能信号进行模拟并检测的功能;(6)具有对数字通讯功能进行计量检定的功能;(7)具有对导弹模拟器进行计量检定功能;(8)具有对火工品测试仪进行计量检定功能;(9)具有对无源检测装置进行计量检定功能;(10)具有对引信测控模块及激励设备进行计量检定的扩展功能。
[0052] 下面以对电源、数字多用表和微波视频组合的检定为例,介绍其实现的具体功倉泛:
[0053] 如图7为直流或交流供电电源检定的实现结构框图;直流或交流供电电源与计量检定装置相连接,计算机控制直流电源的输出,计量检定装置通过信号测试功能单元模块测量直流电源的输出量值,并将测量结果传递给控制计算机,计算机判断测试结果并给出合格判据。
[0054] 图8:数字多用表和数字示波器检定的实现结构框图;数字多用表或数字示波器与计量检定装置相连接,计算机控制计量检定装置通过源类信号产生功能单元模块产生信号输出,数字多用表或数字示波器采集产生的标准信号并将测试结果反馈给控制计算机,计算机判断测试结果并给出合格判据。
[0055] 图9:微视组合检定的实现结构框图;微视组合与计量检定装置相连接,计算机控制微视组合输出微波信号,由于直接检定比较困难,因此通过检定检波后信号来实现。计量检定装置通过微视组合检定单元模块测量输出量值,并将测量结果传递给控制计算机,计算机判断测试结果并给出合格判据。
[0056] 本发明还包括一种便携式的导弹综合测试车自动计量检定方法,其具体步骤为:
[0057] 第一步:根据测试系统的设备情况,确认需要计量检定的设备和信号的类型;
[0058] 第二步:将计量检定装置的接口与导弹综合测试车的接口相连接,搭建自动计量检定平台;
[0059] 通过测试计算机启动计量检定上位机程序;
[0060] 第三步:通过功能信号测试单元与检定装置建立通讯联系,进行通讯功能的检定。并通过信号产生功能单元产生相应的信号激励或通过信号测试功能单元对被测仪器所产生的信号进行测量,并将测试结果回传,进行数据的自动判读;
[0061] 将判读的数据进行保存、打印输出,形成报表形式的文档以供查询。也可通过结果查询系统对所计量的信号进行查询。
[0062] 应当理解,以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种便携式导弹综合测试车自动计量检定装置,其特征在于,该检定装置包括: 功能信号测试单元,用于实现和测试系统中弹地、弹上机之间的通讯,同时对弹上机复位和复位应答信号进行测试; 源信号产生单元,用于产生测试所需的测试信号源,包括:直流电压、交流电压、标准电阻、脉冲信号、TTL电平信号; 信号测试功能单元,用于对源信号产生单元产生的直流电压、交流电压、标准电阻、脉冲信号和TTL电平信号的时间间隔进行采集和测试; 所述功能信号测试单元包括现场可编程逻辑器,所述现场可编程逻辑器连接有DSP控制器、数据存储单元、通讯模块和复位及复位回答信号模块,所述现场可编程逻辑器控制通讯模块实现通讯协议转换,所述DSP控制器通过FPGA来控制通讯模块; 所述信号测试功能单元包括: 直流、交流电压、电阻信号测试单元,将已知阻值的电阻信号测试采用电阻匹配加直流电压的方法,通过测量分压值即可计算得到被测电阻值; 数据采集单元,主要实现对脉冲信号、波形信号、通讯信号的测试,通过高精度、高速的A/D变换器,实现对规定信号的采集; 时间间隔测试功能单元,采用多周期同步测量法对综合测试车中示波器模块的时间间隔指标进行测量。
2.根据权利要求1所述的一种便携式导弹综合测试车自动计量检定装置,其特征在于,所述源信号产生单元包括: 直流、交流电压产生单元,用于产生交直流电压; 精密电阻产生单元,采用一系列阻值的精密电阻与开关矩阵相配合,产生各种不同的电阻值; 脉冲信号产生单元,通过功能信号测试单元中的可编程逻辑器件FPGA内部的可编程逻辑设计,产生各种不同时间间隔、不同周期的信号,同时通过DSP与FPGA连接,实现信号输出的触发或控制,通过外围信号调理、驱动电路实现规定电平技术指标的信号输出; 电流信号产生单元,利用被检系统提供的电压,建立模拟负载回路,并将采样回路进行转接,使得产生对应比例关系的电压信号,从而通过计算得出电流信号,同时还通过开关切换不同模拟负载,产生需要的变化电流信号; 扩展接口功能单元,扩展接口功能单元,将输入的微波信号变换成低频信号波形后,通过设备内置的采集单元进行检定测试,还设有预留外部接口,能与检定仪器互联,对微波信号进行检定。
3.—种如权利要求1所述装置的便携式导弹综合测试车自动计量检定方法,其特征在于,该方法包括: 1)根据测试车的设备情况,确认需要计量检定的设备和信号的类型; 2)将计量检定装置的接口与导弹综合测试车的接口相连接,构建自动计量检定平台; 3)通过源信号产生单元产生相应的信号激励,信号测试功能单元对被测仪器所产生的信号进行测量,并将测试结果回传,进行数据的自动判读。
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