激光导引头测试故障的分析与研究

唐金力　　康朝阳　　谢亚峰

摘 要：激光导引头已成为我军新时期装备研制的重要领域，而激光导引头的性能优劣则离不开测试分析。本文针对激光导引头测试过程中突发的故障，通过同批次导引头不同场景、不同目标指示器发射情况进行比较，结合故障树进行分析，初步确定激光导引头故障源为目标指示器异常；通过对目标指示器的束散角、光轴和能量稳定性进行检测，以及故障复现及验证，并最终确定测试故障产生的原因，从而保证测试得以顺利进行。

关键词：激光导引头；测试故障；故障树；目标指示器

随着科技的发展，激光制导武器以其成本低、精度高、抗干扰等优点，成为我军新时期装备研制的重要领域，而激光导引头的性能优劣则离不开测试分析。本文结合激光导引头测试过程中突发的故障进行分析研究，从而解析激光导引头测试故障分析的思路和方法。

一、故障描述

某激光導引头在进行靶射试验回收后，对记录仪记录的导引头数据进行分析，出现导引头输出能量突然变化的现象。

二、故障分析

目标指示器发射激光束到目标上，目标漫反射的激光信号经导引头光学天线成像于光电探测器，通过对探测器输出信号进行处理，提取导引头轴线与目标视线之间的弹目偏差量，将弹目偏差量信号送弹载计算机，引导弹体精确攻击目标。

导引头的工作与目标指示器的时序保持一致。导引头的工作方式为脉冲工作方式，时序确定为半主动等待方式，当四象限探测器接收到的激光信号强度超过检测门限时，导引头进行工作，首先进行激光编码识别，码型与装订码型符合后，测量导引头轴线与目标视线之间的弹目偏差量，设置波门开启时间与照射器的码型相匹配（图1为导引头原理框图）。

根据图1导引头工作原理建立故障树（如图2）。

图2：导引头输出能量突然变化故障树

D1-1：输出能量的稳定性。如果目标指示器的输出能量不稳定会导致导引头的输出能量突然变化，和故障现象符合，该底事件不能排除。

D1-2：束散角过大。如果目标指示器的束散角较大出现多目标反射和激光后向散射，会导致导引头的输出能量突然变化，和故障现象符合，该底事件不能排除。

D2-1：光学故障。导引头光学系统起着收集、会聚激光能量的作用，如果光学系统出现问题，导引头无数据输出，和故障现象不符，该底事件可以排除。

D2-2：探测器故障。四象限探测器接收目标返回的激光信号，将光信号转换为电信号。如果四象限探测器出现问题，导引头无数据输出，和故障现象不符，该底事件可以排除。

D2-3：处理电路故障。导引头的处理电路包括接收电路和信息处理电路，如果处理电路出现故障，导引头无数据输出，和故障现象不符，该底事件可以排除。

三、故障复现及验证情况

该批次导引头在出厂验收时，使用本单位的目标指示器进行照射，导引头未出现输出能量突然变化的现象；该批次导引头在接收厂家进行入厂验收时，使用指定的目标指示器进行照射，导引头未出现输出能量突然变化的现象；该批次导引头在接收厂家组织的靶射试验中，使用指定的目标指示器进行照射时，导引头出现输出能量突然变化的现象。通过上述同批次导引头进行的大量试验验证，可以初步排除导引头自身异常。

针对靶射试验出现的问题，使用同批次导引头进行复现试验，使用本单位的目标指示器照射，导引头未出现输出能量突然变化的现象，使用指定的目标指示器照射，导引头出现输出能量突然变化的现象。通过对比和分析，问题初步定位于指定的目标指示器输出异常。

为定位该问题，现对在指定的目标指示器的束散角、光轴和能量稳定性进行检测。

（一）目标指示器束散角检测

1.检测方法

束散角的检测方法如图3。

2.检测过程

将目标指示器放置在支架上，设备上电，操作转台，使目标指示器对准平行光管发射激光，激光通过平行光管反射，成像在光斑纸上，读取观瞄镜上的刻度即为目标指示器的束散角。

3.检测结果

检测完成后，目标指示器的束散角比较技术要求偏大。

（二）目标指示器的光轴检测

1.检测方法

束散角的检测方法如图4。

2.检测过程

将目标指示器放置在支架上，设备上电，操作转台，使目标指示器对准平行光管发射激光，激光通过平行光管反射，光斑成像在光斑纸上，读取光斑中心偏离观瞄镜中心的位置即为目标指示器的光轴偏离。

3.检测结果

检测完成后，发现目标指示器的光轴向右、向上均有偏斜。

（三）目标指示器输出能量稳定性检测

将目标指示器对准能量计发射激光，观察能量计的输出，测量值显示目标指示器输出能量稳定。

（四）验证情况

将本单位的目标指示器和指定的目标指示器放置在标校塔上，导引头放置在开阔地带，目标指示器照射不同距离的目标，导引头放在开阔地带进行移动。在测试过程中，发现使用指定的目标指示器照射目标时，导引头出现输出能量突然变化的情况，此现象与靶场提供的靶射试验数据处理结果一样；使用本单位的目标指示器照射时，导引头未出现输出能量突然变化的情况。

通过上述对比试验验证得出，靶射试验中导引头出现输出能量突然变化是指定的目标指示器束散角过大，出现多目标反射和激光后向散射导致的。

四、结束语

本文通过对靶射试验中出现的导引头数据异常，进行了细致的故障分析和研究，最后确定为目标指示器故障导致试验失败。导引头测试与试验是一个综合性较强的复杂试验，任何测试仪器和设备都要严格把关，随便一个小小的错误都会导致巨大的工作量和复杂的分析研究，因此任何一个试验都要有精细的人员安排和严密的设备检查。

参考文献：

[1]曾庆中，何玉珠.脉冲信号在导引头测试中的检测方法研究[J].电子测量技术，2014（02）.

[2]辛增献.导引头自动化测试系统设计[J].制导与引信，2005（01）.

[3]张俊峰.大范围高动态激光光斑特性参数半实物仿真技术[D].长春理工大学，2013.

[4]刘敏.某型激光导引头光电系统建模与测试方法研究[J].光学技术，2008（02）.

[5]张腾飞，张合新，惠俊军，孟飞，强钲捷.激光制导武器发展及应用概述[J].电光与控制，2015（10）.

作者简介：唐金力（1981—），男，汉族，吉林长春人，硕士，工程师，主要研究方向：激光探测。