基于等效器的大型測控設備核傳標準研究

岳瑞華，楊學猛

（第二炮兵工程大學302教研室，陜西 西安 710025）

0 引 言

大型測控設備在導彈、火箭、飛機等復雜系統的設計、試驗、生產和使用中的地位和作用至關重要。它既是復雜系統性能檢驗與優化設計的重要手段，也是復雜系統發揮技術性能的重要保證。要確認復雜系統的技術性能滿足規定的技術指標，保證其處于良好技術狀態，均須依賴測控設備。測控設備的技術性能狀態直接影響復雜系統的貯存、維護和使用；因此，必須通過經常的計量檢定保證測控設備的技術性能處于良好狀態。

1 現狀分析

大型測控設備本身是一個復雜綜合的測控系統，傳統方法是定期或認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，都是逐級定點計量檢定，計量檢定與實際使用分離，存在著很大缺點：

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

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

（3）有些測控設備復雜、龐大，不便搬運，現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揮，在關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，迫切需要進行新的計量保障方式和技術研究[2-4]。

2 設計方案

一般情況下，由于大型測控設備的復雜性及其執行任務性質的重要性，經常利用等效器對其進行用前檢查[5]。等效器完全模擬了測控設備使用對象的測控通路和相關信號。可以考慮改進和提高等效器的性能指標，使之成為大型測控設備的核查標準和傳遞標準（以下簡稱“核傳標準”），然后利用測控設備的等效器自檢流程，在測控設備自檢過程中實施對測控設備的測控功能和測量技術指標的智能化檢驗、存儲、判斷，數據在專業計量檢定人員認可下產生最終計量檢定結論[6]。核傳標準除了計量檢定的功能外，還可以根據計量檢定和測試結果實施故障診斷與輔助決策。

核傳標準應充分利用計算機、測量、自動控制、電磁兼容、環境適應性控制等先進技術成果，其技術指標滿足大型測控設備的計量檢定需要[7]，其可靠性、牢固性、環境適應性等同或高于大型測控設備相應指標，可以時刻伴隨大型測控設備對其進行檢查和智能化計量檢定[8]。

3 核傳標準功能

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

（1）等效器功能（EQU）。核傳標準對大型測控設備實施測試檢查，因此，核傳標準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硬件設備進行檢查和對測控系統軟件進行測試檢查。

（2）標準功能（C&TS）。核傳標準的輸出信號技術指標和測量功能技術指標，滿足大型測控設備的計量檢定要求。并且能夠作為核查標準和傳遞標準使用，保證大型測控設備的功能和技術指標始終處于受控狀態。

（3）操作正確性判斷功能（OPCJ）。核傳標準可以根據大型測控系統發來的信號和要求的響應，比照核查標準設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）。雖然核傳標準具備智能特性，但由于核傳標準在測試過程中處于被動接收測控命令和信息狀態，測控系統本身引起測控命令和信息不能送出的故障，核傳標準無法判斷，也無法做出診斷，尤其是頂層的測控命令和信息。

對于核傳標準可以預計的底層測控命令和信息、測控過程、數據傳輸等，若出現異常或故障情況，核傳標準可以進行輔助故障診斷，以便快速有效地分析排除故障。

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

（6）交互式電子技術手冊功能（IETM）。核傳標準應用專家系統、多媒體信息處理、數據庫管理以及電子出版等技術，將種類多、內容繁的操作使用說明、維修過程指導、技術圖紙資料等信息精練組織為有機整體，構成具有高度交互能力的智能化技術手冊，建立無紙張、人機和諧的交互式使用、維修環境。

（7）信息化支持功能（IS）。核傳標準具備信息化支持功能，可以實現信息的近距離有線傳輸、近距離無線傳輸、遠距離網絡傳輸。

4 核傳標準組成

核傳標準由硬件系統和軟件系統組成。硬件系統如圖1所示，軟件系統如圖2所示。

4.1 核傳標準硬件系統

核傳標準硬件系統由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。與測控設備連接插頭座實現等效器與大型測控設備的連接，完成等效器檢查測控設備的目的。計量檢定連接口和信息化連接口是核傳標準特有的，計量檢定連接口可以把核傳標準需要量程溯源的量引到相應接點，保證了核傳標準的可計量性。信息化連接口包括USB、以太網、無線傳輸、鍵盤、鼠標等和信息化有關的接口，可以實現人機交互，支持信息化技術應用。

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

等效器電路主要以繼電器電路來實現，負責完成對大型測控設備發出的開關控制信號做出響應，響應的方式有直接響應和計算機響應兩種。

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

圖1 核傳標準硬件系統框圖

圖2 核傳標準軟件系統框圖

計算機響應：通過開關量輸入板由計算機響應開關控制信號，如電池激活，平臺啟動、調平、標定、瞄準，發射預令，發射主令等。計算機響應后輸出相應的數字量信號，如姿態角和加速度信號，轉電、脫插脫落等。

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

（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。主要由被測信號調理電路、數據采集電路、光隔離輸入電路、定時計數電路等完成。

（5）控制電路。控制電路用來控制各電路的接通與斷開、信號的接入與轉換等，協調整個核傳標準的工作。控制電路主要由數字控制電路、繼電器電路等完成。

（6）信息化接口。完成信息的轉換、發送和接收等功能。

（7）PC104計算機總線。嵌入棧接式PC104總線、PC104主板及其功能模板共同構成PC104計算機測控系統，體積小、重量輕，為核傳標準的硬件擴充提供了技術可行性。

（8）電源電路。電源電路接受來自地面測發控系統的直流電源，經變換產生核傳標準工作時需要的各種電源。

4.2 核傳標準軟件系統

軟件應具備如下8個基本功能[11]：

（1）對硬件資源的掃描、注冊、初始化功能；

（2）對硬件資源的狀態監視和控制功能；

（3）中斷、觸發、消息等資源的統一管理功能；

（4）自檢自校功能；

（5）滿足等效器狀態測試的全部功能；

（6）規范統一的測試函數；

（7）統一友好的人機界面；

（8）性能穩定，運行可靠。

同時，根據需要，核傳標準還滿足以下5個擴展功能：

（1）輔助故障診斷功能；

（2）交互式電子技術手冊功能；

（3）操作正確性判斷功能；

（4）無線狀態（故障）設置功能；

（5）遠程信息化支持功能等。

5 結束語

本文針對大型測控設備現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備的核查標準和傳遞標準，在對大型測控設備自檢過程中實施測控功能和測量技術指標的智能化檢驗、存儲、判斷，進一步產生計量檢定結論。此種計量檢定方法對于提高大型測試設備的計量檢定的經常性、有效性、經濟性具有重要意義。

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