基于等效器的大型測控設(shè)備核傳標(biāo)準(zhǔn)研究

岳瑞華，楊學(xué)猛

（第二炮兵工程大學(xué)302教研室，陜西 西安 710025）

0 引 言

大型測控設(shè)備在導(dǎo)彈、火箭、飛機(jī)等復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計、試驗(yàn)、生產(chǎn)和使用中的地位和作用至關(guān)重要。它既是復(fù)雜系統(tǒng)性能檢驗(yàn)與優(yōu)化設(shè)計的重要手段，也是復(fù)雜系統(tǒng)發(fā)揮技術(shù)性能的重要保證。要確認(rèn)復(fù)雜系統(tǒng)的技術(shù)性能滿足規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)，保證其處于良好技術(shù)狀態(tài)，均須依賴測控設(shè)備。測控設(shè)備的技術(shù)性能狀態(tài)直接影響復(fù)雜系統(tǒng)的貯存、維護(hù)和使用；因此，必須通過經(jīng)常的計量檢定保證測控設(shè)備的技術(shù)性能處于良好狀態(tài)。

1 現(xiàn)狀分析

大型測控設(shè)備本身是一個復(fù)雜綜合的測控系統(tǒng)，傳統(tǒng)方法是定期或認(rèn)為必要時的計量檢定。但是，無論是人工手動操作、分散拆卸式的計量檢定方法，還是自動的、甚至伴隨式的計量檢定方法，都是逐級定點(diǎn)計量檢定，計量檢定與實(shí)際使用分離，存在著很大缺點(diǎn)：

（1）只對測控設(shè)備技術(shù)性能進(jìn)行檢定，而未對其現(xiàn)場的使用條件、輔助設(shè)備、檢定方法及操作人員技能等進(jìn)行必要的考核；

（2）被檢測控設(shè)備在兩次檢定之間的性能指標(biāo)缺乏考核和控制，被檢設(shè)備在往返途中可能受損而影響其技術(shù)性能；

（3）有些測控設(shè)備復(fù)雜、龐大，不便搬運(yùn)，現(xiàn)行的檢定方式造成了大量的人力、物力、財力消耗。

因此，在目前計量體制和方式下，使用方能動性難以發(fā)揮，在關(guān)鍵時候也難以得到有力、有效的計量保障[1]。為解決上述問題，迫切需要進(jìn)行新的計量保障方式和技術(shù)研究[2-4]。

2 設(shè)計方案

一般情況下，由于大型測控設(shè)備的復(fù)雜性及其執(zhí)行任務(wù)性質(zhì)的重要性，經(jīng)常利用等效器對其進(jìn)行用前檢查[5]。等效器完全模擬了測控設(shè)備使用對象的測控通路和相關(guān)信號。可以考慮改進(jìn)和提高等效器的性能指標(biāo)，使之成為大型測控設(shè)備的核查標(biāo)準(zhǔn)和傳遞標(biāo)準(zhǔn)（以下簡稱“核傳標(biāo)準(zhǔn)”），然后利用測控設(shè)備的等效器自檢流程，在測控設(shè)備自檢過程中實(shí)施對測控設(shè)備的測控功能和測量技術(shù)指標(biāo)的智能化檢驗(yàn)、存儲、判斷，數(shù)據(jù)在專業(yè)計量檢定人員認(rèn)可下產(chǎn)生最終計量檢定結(jié)論[6]。核傳標(biāo)準(zhǔn)除了計量檢定的功能外，還可以根據(jù)計量檢定和測試結(jié)果實(shí)施故障診斷與輔助決策。

核傳標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)充分利用計算機(jī)、測量、自動控制、電磁兼容、環(huán)境適應(yīng)性控制等先進(jìn)技術(shù)成果，其技術(shù)指標(biāo)滿足大型測控設(shè)備的計量檢定需要[7]，其可靠性、牢固性、環(huán)境適應(yīng)性等同或高于大型測控設(shè)備相應(yīng)指標(biāo)，可以時刻伴隨大型測控設(shè)備對其進(jìn)行檢查和智能化計量檢定[8]。

3 核傳標(biāo)準(zhǔn)功能

核傳標(biāo)準(zhǔn)功能包括等效器功能、標(biāo)準(zhǔn)功能、操作正確性判斷功能、輔助故障診斷功能、自檢自校功能、交互式電子技術(shù)手冊功能、信息化支持功能等[9]。

（1）等效器功能（EQU）。核傳標(biāo)準(zhǔn)對大型測控設(shè)備實(shí)施測試檢查，因此，核傳標(biāo)準(zhǔn)必需具備等效器功能，即替代被測控對象的功能，能夠完成對測控系統(tǒng)硬件設(shè)備進(jìn)行檢查和對測控系統(tǒng)軟件進(jìn)行測試檢查。

（2）標(biāo)準(zhǔn)功能（C&TS）。核傳標(biāo)準(zhǔn)的輸出信號技術(shù)指標(biāo)和測量功能技術(shù)指標(biāo)，滿足大型測控設(shè)備的計量檢定要求。并且能夠作為核查標(biāo)準(zhǔn)和傳遞標(biāo)準(zhǔn)使用，保證大型測控設(shè)備的功能和技術(shù)指標(biāo)始終處于受控狀態(tài)。

（3）操作正確性判斷功能（OPCJ）。核傳標(biāo)準(zhǔn)可以根據(jù)大型測控系統(tǒng)發(fā)來的信號和要求的響應(yīng)，比照核查標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的測控條件或測控步驟，做出操作正確性判斷。

（4）輔助故障診斷功能（AFD）。雖然核傳標(biāo)準(zhǔn)具備智能特性，但由于核傳標(biāo)準(zhǔn)在測試過程中處于被動接收測控命令和信息狀態(tài)，測控系統(tǒng)本身引起測控命令和信息不能送出的故障，核傳標(biāo)準(zhǔn)無法判斷，也無法做出診斷，尤其是頂層的測控命令和信息。

對于核傳標(biāo)準(zhǔn)可以預(yù)計的底層測控命令和信息、測控過程、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，若出現(xiàn)異常或故障情況，核傳標(biāo)準(zhǔn)可以進(jìn)行輔助故障診斷，以便快速有效地分析排除故障。

（5）自檢自校功能[10]（SCSC）。核傳標(biāo)準(zhǔn)具備自檢自校功能，通過自檢，可以判定自身功能是否正常，可否連接測控系統(tǒng)實(shí)施測試。通過自校，可以接收上級計量檢定部門的量值傳遞，保證自身技術(shù)性能指標(biāo)在規(guī)定的范圍內(nèi)。

（6）交互式電子技術(shù)手冊功能（IETM）。核傳標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用專家系統(tǒng)、多媒體信息處理、數(shù)據(jù)庫管理以及電子出版等技術(shù)，將種類多、內(nèi)容繁的操作使用說明、維修過程指導(dǎo)、技術(shù)圖紙資料等信息精練組織為有機(jī)整體，構(gòu)成具有高度交互能力的智能化技術(shù)手冊，建立無紙張、人機(jī)和諧的交互式使用、維修環(huán)境。

（7）信息化支持功能（IS）。核傳標(biāo)準(zhǔn)具備信息化支持功能，可以實(shí)現(xiàn)信息的近距離有線傳輸、近距離無線傳輸、遠(yuǎn)距離網(wǎng)絡(luò)傳輸。

4 核傳標(biāo)準(zhǔn)組成

核傳標(biāo)準(zhǔn)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。硬件系統(tǒng)如圖1所示，軟件系統(tǒng)如圖2所示。

4.1 核傳標(biāo)準(zhǔn)硬件系統(tǒng)

核傳標(biāo)準(zhǔn)硬件系統(tǒng)由8部分組成：

（1）電纜連接器及接口。示于圖1最上部，包括與測控設(shè)備連接插頭座、計量檢定連接口、信息化連接口3類。與測控設(shè)備連接插頭座實(shí)現(xiàn)等效器與大型測控設(shè)備的連接，完成等效器檢查測控設(shè)備的目的。計量檢定連接口和信息化連接口是核傳標(biāo)準(zhǔn)特有的，計量檢定連接口可以把核傳標(biāo)準(zhǔn)需要量程溯源的量引到相應(yīng)接點(diǎn)，保證了核傳標(biāo)準(zhǔn)的可計量性。信息化連接口包括USB、以太網(wǎng)、無線傳輸、鍵盤、鼠標(biāo)等和信息化有關(guān)的接口，可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，支持信息化技術(shù)應(yīng)用。

（2）等效器電路。等效被測控對象的電氣控制功能，比如某導(dǎo)彈等效器可以等效其控制系統(tǒng)、安全自毀系統(tǒng)、彈測系統(tǒng)，由彈上二次電源等效電路、配電分系統(tǒng)等效電路、點(diǎn)火分系統(tǒng)等效電路、穩(wěn)定分系統(tǒng)等效電路、制導(dǎo)分系統(tǒng)等效電路、控制系統(tǒng)其他綜合等效電路、安全自毀系統(tǒng)綜合等效電路、彈測等效電路等組成。

等效器電路主要以繼電器電路來實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)完成對大型測控設(shè)備發(fā)出的開關(guān)控制信號做出響應(yīng)，響應(yīng)的方式有直接響應(yīng)和計算機(jī)響應(yīng)兩種。

直接響應(yīng)：如模擬被測控對象的儀器接通、清零復(fù)位、保險裝置的開鎖或閉鎖、緊急斷電等。

圖1 核傳標(biāo)準(zhǔn)硬件系統(tǒng)框圖

圖2 核傳標(biāo)準(zhǔn)軟件系統(tǒng)框圖

計算機(jī)響應(yīng)：通過開關(guān)量輸入板由計算機(jī)響應(yīng)開關(guān)控制信號，如電池激活，平臺啟動、調(diào)平、標(biāo)定、瞄準(zhǔn)，發(fā)射預(yù)令，發(fā)射主令等。計算機(jī)響應(yīng)后輸出相應(yīng)的數(shù)字量信號，如姿態(tài)角和加速度信號，轉(zhuǎn)電、脫插脫落等。

（3）靜態(tài)信號模擬電路。用于產(chǎn)生各種模擬量信號，如交直流電壓信號、頻率信號和波形信號，也可以產(chǎn)生等效的時序信號。主要由基準(zhǔn)電壓源、基準(zhǔn)頻率源、輸出信號產(chǎn)生電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、定時計數(shù)電路等完成。

（4）測量電路。完成對來自測控信號的測量，包括模擬信號測量、時頻信號測量及其他信號測量。主要由被測信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集電路、光隔離輸入電路、定時計數(shù)電路等完成。

（5）控制電路?？刂齐娐酚脕砜刂聘麟娐返慕油ㄅc斷開、信號的接入與轉(zhuǎn)換等，協(xié)調(diào)整個核傳標(biāo)準(zhǔn)的工作。控制電路主要由數(shù)字控制電路、繼電器電路等完成。

（6）信息化接口。完成信息的轉(zhuǎn)換、發(fā)送和接收等功能。

（7）PC104計算機(jī)總線。嵌入棧接式PC104總線、PC104主板及其功能模板共同構(gòu)成PC104計算機(jī)測控系統(tǒng)，體積小、重量輕，為核傳標(biāo)準(zhǔn)的硬件擴(kuò)充提供了技術(shù)可行性。

（8）電源電路。電源電路接受來自地面測發(fā)控系統(tǒng)的直流電源，經(jīng)變換產(chǎn)生核傳標(biāo)準(zhǔn)工作時需要的各種電源。

4.2 核傳標(biāo)準(zhǔn)軟件系統(tǒng)

軟件應(yīng)具備如下8個基本功能[11]：

（1）對硬件資源的掃描、注冊、初始化功能；

（2）對硬件資源的狀態(tài)監(jiān)視和控制功能；

（3）中斷、觸發(fā)、消息等資源的統(tǒng)一管理功能；

（4）自檢自校功能；

（5）滿足等效器狀態(tài)測試的全部功能；

（6）規(guī)范統(tǒng)一的測試函數(shù)；

（7）統(tǒng)一友好的人機(jī)界面；

（8）性能穩(wěn)定，運(yùn)行可靠。

同時，根據(jù)需要，核傳標(biāo)準(zhǔn)還滿足以下5個擴(kuò)展功能：

（1）輔助故障診斷功能；

（2）交互式電子技術(shù)手冊功能；

（3）操作正確性判斷功能；

（4）無線狀態(tài)（故障）設(shè)置功能；

（5）遠(yuǎn)程信息化支持功能等。

5 結(jié)束語

本文針對大型測控設(shè)備現(xiàn)行計量檢定中存在的問題，研究利用等效器作為大型測控設(shè)備的核查標(biāo)準(zhǔn)和傳遞標(biāo)準(zhǔn)，在對大型測控設(shè)備自檢過程中實(shí)施測控功能和測量技術(shù)指標(biāo)的智能化檢驗(yàn)、存儲、判斷，進(jìn)一步產(chǎn)生計量檢定結(jié)論。此種計量檢定方法對于提高大型測試設(shè)備的計量檢定的經(jīng)常性、有效性、經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。

[1]曹利波.計量保證方案在國防計量中的應(yīng)用[J].計測技術(shù)，2007（S1）：19-21.

[2]王立吉.計量質(zhì)量保證方案[M].北京：中國計量出版社，1992.

[3]小池昌義，郭守坤.美國標(biāo)準(zhǔn)局的計量保證方案[J].國外計量，1989（4）：1-4.

[4]余學(xué)鋒，文海，梁蓓.現(xiàn)代測試技術(shù)在計量保障中的應(yīng)用與分析[J].中國測試，2010，36（6）：5-8.

[5]柴振海，周偉超，陳云梅.導(dǎo)彈武器系統(tǒng)計量保障[J].宇航計測技術(shù)，2004（5）：60-64.

[6]盧鈞，楊鈺，劉建，等.軍用飛機(jī)專用測試設(shè)備計量問題研究與探討[J].計量與測試技術(shù)，2007，34（11）：34-35.

[7]GJB 1309—1991軍工產(chǎn)品大型試驗(yàn)計量保證與監(jiān)督的要求[S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1991.

[8]劉春艷，王衛(wèi)華，陳慧宇.艦艇計量保障初探[J].計測技術(shù)，2010，30（5）：59-60.

[9]孫中泉，李濤，張華鋒.某型導(dǎo)彈測試設(shè)備計量校準(zhǔn)系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].國外電子測量技術(shù)，2010（8）：41-45.

[10]嚴(yán)宜強(qiáng).專用測試設(shè)備校準(zhǔn)方法[J].計測技術(shù)，2007，27（1）：30-33.

[11]ISO-10012：2003 Measurementmanagementsystems requirements for measurement processes and measuring equipment[S].2003.