某型电子时间引信电参数综合测试系统设计＊

王晓方，罗 雷

（武警工程学院，西安 710086）

0 引言

与传统电子时间引信相比，某型电子时间引信呈现出以下新特点：

1）与火控计算机的信息实时交联。火控计算机通过装定器实现与引信的可靠通信即各种信息数据的自动装定，并根据预警系统捕捉到的目标信息参数实时更新装定数据。

2）采用储能电容作为断电后电子部件正常工作的能量供应装置。装定器在给引信装定数据的同时对储能电容进行充电，提高了系统工作可靠性。

3）安保系统的解保控制策略采用的是将发动机燃烧室压力作为引信安保系统解除保险的第一环境力；装定电缆切断信号和加速度开关组合并设置时间窗作为解除保险的第二环境力。

4）采用物理绝火和程序绝火以保证弹丸在预定时间未发生作用而处于安全状态。

5）具有发动机点火控制功能，确保发动机电点火头平时处于短路状态，仅在引信完成作用时间装定并接收到发火信息后处于待发状态，防止在储存、运输、勤务处理过程中静电和电磁干扰导致火箭弹意外发火，以及作战使用时的误作用。

电子部件作为该引信系统的通信与控制中心，是引信生产过程中质量控制的关键，因此电子部件电参数测试在整个电子时间引信的性能检测体系中占有极其重要的地位［1］。

1 电参数检测分析［2］

根据此电子时间引信的特点以及工作原理，为保证引信正常功能的实现，需要检测以下电参数.

1.1 通信可靠性

引信在工作时，装定器通过RS422串行通信接口，接收火控计算机解算的作战诸元信息和发火控制信息，并将这些信息以RS232串行协议按编码序号分发给相应引信，与此同时，将各引信的装定和火箭发动机发火准备状态反馈给火力控制计算机。整个过程中，装定器充当了火控计算机和电子时间引信联接的桥梁，负责双向信息的收集与分发。因此，为了保证整个武器系统正常工作，引信与装定器之间必须具备很高的通信可靠性。

1.2 火箭发动机发火电流

引信在完成了作用时间装定并接收到发火电压后会向火箭发动机点火药盒输出一定大小的电流引爆药盒装药，因此必须保证发火电流不能小于额定值。

1.3 储能电容充电后可持续工作时间

引信充电完成后，切断外部电源，储能电容供引信电路可持续工作时间不能小于额定时间。

1.4 第二环境力解除保险信号

火箭弹点火飞离炮口时，装定电缆被切断，即引信被断电，引信检测到断电信号后，会启动一个时间窗，在该窗口内，加速度上升到一定程度，惯性开关闭合，则计时电路开始计时，直到确保火箭飞行到炮口安全距离之外时，引信输出解保电信号起爆电点火管，电点火管起爆产生的气体推动挡销运动，传爆序列对正，引信的第二道保险被解除。

解除二保电信号出现的时间为T解二保，幅值不小于U解二保。

1.5 电击发管点火信号

当火箭弹飞行到装定时间时，引信输出起爆脉冲，引爆电击发管使引信起爆，点火信号出现的时间为T装定，幅值不小于U点火。

1.6 绝火性能

如果计时超过装定时间，程序控制起爆电容泄能，同时物理冗余RC泄能电路控制电容在一定时间内泄能完毕，以保证未爆弹药的阵地处理安全。

2 系统的硬件设计

在全面系统分析电子部件工作原理基础上，结合对电子部件的测试分析，首先确定电子部件综合测试系统应具备的基本功能，其框架如图1所示。

测试系统的基本功能包括：

1）模拟发射环境。控制电子部件的加电、断电以及模拟发火器产生发火脉冲信号。

2）通信功能。测试系统具备给电子部件装定时间信息、发火信息以及取消发射信息的功能，同时能够接收电子部件的反馈信息。

3）测试控制功能。测试系统最核心的功能，控制和管理电子部件电参数的测试过程；测试系统能够对电子部件进行单项电参数的测试，并具有快速自动测试功能，且能根据测试结果判定电子部件合格与否。

4）显示功能。测试系统测试状态指示、装定时间显示以及测试结果显示。

5）测试结果提示功能。测试系统能够以不同的声响效果以及不同颜色的指示灯对测试结果分别进行正确提示和错误提示。

据此建立检测系统的功能框图如图1所示。

图1 测试系统基本功能结构框图

按照模块化设计思想，将测试系统各功能模块按照一定的逻辑关系连接起来组成如图2所示的硬件结构框图［3］。

图2 测试系统硬件结构框图

测试系统主要由以下几部分组成：电源管理部分、键盘（装定时间选择键盘和测试控制键盘）、装定时间选择控制器、测试控制器以及显示装置（发光二极管和LED数码管显示）。

测试系统工作原理为：利用测试端子将电子部件和测试系统连接起来，测试系统上电后，操作装定时间选择键盘选定装定时间并通过LED数码管显示；操作测试控制键盘控制和管理测试过程：对键盘中不同按键的操作，测试系统将执行不同的参数测试功能，测试结果通过发光二极管和LED数码管显示。

3 系统软件设计

本系统软件程序主要包括主程序、自动检测子程序、通信测试子程序、基本动作测试子程序、持续时间测试子程序和绝火功能测试子程序，程序的编写采用单片机汇编语言［4］。限于篇幅，只列出主程序的流程图。

3.1 主程序

实现程序的初始化和程序的调用，判断键盘上哪个按键被按下，执行相应的程序，测试仪的键盘包括数据装定键盘和测试键盘，测试键盘主要有“发动机点火”、“持续时间”、“通信”、“绝火”、“加电／断电”和“自动测试”。主程序流程图如图3所示。

图3 测试控制器主程序流程图

3.2 自动检测子程序

按照通信可靠性测试、基本动作测试、持续时间测试和绝火性能测试的先后顺序进行自动检测。

3.3 通信可靠性测试子程序

通过装定键盘在装定时间范围t1～t2内，从起始时间t1开始按照装定时间间隔t3，给引信电子部件自动装定时间，每个时间数据装定n次，根据引信反馈结果判断通信是否可靠，若可靠则装定下个时间，依次进行，直至时间t2。

3.4 基本动作测试子程序

基本动作测试包括发动机点火信号测试、解二保信号时间及其幅值测试、点火信号时间（装定时间）及其幅值测试。

3.5 持续时间测试子程序

测试引信储能电容充电完成后，其储存的能量供引信电路正常工作的时间不能小于T。给引信装定最长时间t2，启动引信工作，测试仪计时到T时判断储能电容两端电压是否大于额定值。

3.6 绝火性能测试子程序

检测当超过装定时间时，引信绝火电路开关是否导通，如果正常导通，则储能电容两端电压将会发生变化，以此作为判断的依据。

4 实验验证

研制出的原理样机及其与引信电子部件的连接如图4所示。测试系统由测试端子、连接电缆以及测试仪组成。

图4 原理样机及其与引信电子部件连接图

测试端子用作测试仪和电子部件之间相互连接的桥梁，端子上共设计了8个夹口，测试时夹住电子部件测试引线。这8个夹口分别为：电源负极输入接口、电源正极输入接口、通信接口、发火大电流输出接口、解二保信号输出接口、点火信号输出接口、电源负极输入接口以及储能电容放电输出接口，此外，在测试端子侧面还设计了一个接口用于连接测试电缆。测试电缆两个接口分别与测试仪和测试端子相连接。

实验前首先确保电子部件测试引线与电子部件焊接牢靠，然后将电子部件测试引线分别夹在测试端子的对应夹口上，并确保夹接可靠，再将测试电缆一端接在测试端子侧面的接口上，另一端和测试仪接口相连，最后将测试仪电源接通。

实验准备工作完成之后，按以下步骤进行实验：

1）打开测试仪电源开关，电源指示灯指示绿色，表明测试仪加电成功；

2）操作装定时间选择键盘，通过数码管观察各按键功能是否正常；

3）按下测试控制区“加电／断电”按键，观察加电／断电指示灯能否正常指示；

4）按下“自动测试”按键，观察测试仪能否自动完成各电参数测试；

5）依次按下其余各测试按键，观察测试仪各按键功能是否正常。

如图5所示为测试系统工作中状态。

经过多次操作，测试仪运行可靠、稳定，各按键功能正常，能够实现电子部件各电参数的测试，单发电子部件测试时间小于1 min。

图5 测试系统工作过程中

5 结论

文中在分析了引信检测电参数的基础之上，设计了一种基于单片机的引信电参数检测系统，系统结构简单，具有很好的人机交互性能，使用灵活方便，实现了生产过程中引信电子部件电参数的现场检测，具有较高的经济价值。

［1］ 徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计［M］.北京：北京航空航天大学出版社，1995.

［2］ 李彦学，智墩旺.无线电与电子时间引信［M］.北京：兵器工业出版社，1996.

［3］ 李学海.PIC单片机实用教程［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2006.

［4］ 向红军，雷彬.便携式表面粗糙度测试仪设计［J］.计算机测量与控制，2006，14（5）：692－694.