水下爆炸試驗(yàn)專用測(cè)試設(shè)備計(jì)量管理方法探討

李 琛，史曉春

（1.海軍91439部隊(duì)，遼寧 大連 116041；2.海軍91388部隊(duì)，廣東 湛江 524000）

0 引 言

在軍事裝備試驗(yàn)鑒定工作中，計(jì)量工作是靶場(chǎng)試驗(yàn)質(zhì)量體系中一項(xiàng)必不可少的重要保障環(huán)節(jié)，是武器裝備試驗(yàn)鑒定的重要技術(shù)基礎(chǔ)，是鑒定國防科技成果水平、評(píng)價(jià)武器裝備戰(zhàn)略技術(shù)指標(biāo)、確保軍工產(chǎn)品質(zhì)量、提高軍事經(jīng)濟(jì)效益的重要手段和科學(xué)依據(jù)之一[1]。水下爆炸試驗(yàn)作為檢驗(yàn)水下戰(zhàn)武器裝備爆炸威力和毀傷效能最直接、最有效的鑒定方法，具有試驗(yàn)危險(xiǎn)性大、涉及兵力多、試驗(yàn)費(fèi)用高、不可重復(fù)性以及海上實(shí)施困難等特點(diǎn)。同時(shí)，爆炸載荷作用時(shí)間短、對(duì)信號(hào)的同步性要求較高，要求采集信號(hào)的種類多、測(cè)點(diǎn)多、數(shù)據(jù)量大，海上水文氣象條件變化快，滿足試驗(yàn)條件的時(shí)間窗口有限。因此，對(duì)測(cè)試設(shè)備測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性和有效性提出了更高的要求。

專用測(cè)試設(shè)備作為水下爆炸試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備的重要組成部分，直接參與試驗(yàn)過程技術(shù)測(cè)試，其測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否直接影響到裝備的質(zhì)量和裝備試驗(yàn)是否成功；專用測(cè)試設(shè)備必須通過鑒定、校準(zhǔn)、比對(duì)或其他溯源方式，將測(cè)量結(jié)果與基準(zhǔn)的量值相聯(lián)系，確定準(zhǔn)確的量值后，才會(huì)有效，即達(dá)到溯源性要求[2]，因此，科學(xué)地計(jì)量管理水下爆炸試驗(yàn)專用測(cè)試設(shè)備，對(duì)水下戰(zhàn)武器裝備試驗(yàn)中的質(zhì)量控制、性能評(píng)定、技術(shù)指標(biāo)驗(yàn)證等方面都具有非常重要的意義。

本文針對(duì)水下爆炸試驗(yàn)專用測(cè)試設(shè)備特點(diǎn)和計(jì)量難點(diǎn)，探討專用測(cè)試設(shè)備在設(shè)計(jì)、研制、驗(yàn)收及使用階段的計(jì)量管理方法。

1 水爆試驗(yàn)專用測(cè)試設(shè)備的特點(diǎn)及計(jì)量難點(diǎn)

1.1 水爆試驗(yàn)專用測(cè)試設(shè)備的特點(diǎn)

水下爆炸試驗(yàn)專用測(cè)試設(shè)備，就是在水下武器裝備爆炸試驗(yàn)中，用于質(zhì)量控制、性能評(píng)定、產(chǎn)品驗(yàn)證，為保證裝備符合技術(shù)指標(biāo)和性能要求而專門研制或配置的非通用測(cè)量設(shè)備。這些專用測(cè)試設(shè)備具有不同于通用測(cè)試設(shè)備的一些特點(diǎn)，主要表現(xiàn)為：

（1）具有抗沖擊性能和環(huán)境適應(yīng)性。由于水下爆炸能夠?qū)Ｓ脺y(cè)試設(shè)備造成一定的沖擊損傷，因此，要求測(cè)試設(shè)備必須具有一定的抗沖擊性能，能夠在較高的沖擊加速度下正常工作。同時(shí)，海上爆炸試驗(yàn)環(huán)境條件惡劣，要求測(cè)試設(shè)備還具備一定的環(huán)境適應(yīng)性。

（2）具有功能多樣性和不斷擴(kuò)充性。水下爆炸試驗(yàn)是在接近實(shí)戰(zhàn)海洋環(huán)境背景條件下，通過測(cè)量武器爆炸時(shí)對(duì)目標(biāo)艦船的破壞程度來考核評(píng)估水下武器裝備的毀傷能力。因此，專用測(cè)試設(shè)備一般包括靜態(tài)測(cè)試系統(tǒng)和實(shí)航動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)，各測(cè)試系統(tǒng)涉及的專業(yè)、功能和技術(shù)要求都不完全相同。隨著靶場(chǎng)水下爆炸試驗(yàn)鑒定能力的提高，專用測(cè)試設(shè)備的功能需要不斷擴(kuò)充以滿足未來爆炸試驗(yàn)任務(wù)需求。

（3）具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和參數(shù)多樣性。水下爆炸試驗(yàn)專用測(cè)試設(shè)備都是以計(jì)算機(jī)為中心的大型自動(dòng)綜合測(cè)試設(shè)備，采用虛擬儀器技術(shù)，由采集設(shè)備、傳輸設(shè)備、顯示設(shè)備等硬件和試驗(yàn)綜合管理平臺(tái)組成，系統(tǒng)復(fù)雜，技術(shù)含量高，涉及參數(shù)多，覆蓋的頻段寬。系統(tǒng)中包含了大量的專用測(cè)試軟件和算法軟件，主控端軟件通過局域網(wǎng)控制各測(cè)試分系統(tǒng)，可控制起爆、同步采集和傳輸通道信號(hào)，完成對(duì)爆炸自由場(chǎng)壓力、沖擊速度、沖擊加速度、位移、應(yīng)變和載荷等多種參數(shù)的測(cè)量任務(wù)，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

1.2 水爆試驗(yàn)專用測(cè)試設(shè)備的計(jì)量難點(diǎn)

水下爆炸試驗(yàn)專用測(cè)試設(shè)備的特點(diǎn)決定了其計(jì)量管理上存在困難，主要表現(xiàn)在以下4個(gè)方面：

（1）專用測(cè)試設(shè)備校準(zhǔn)困難。專用測(cè)試設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輔載的儀器儀表多，由許多通用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、部組件和自研設(shè)備組成，不便拆卸；同時(shí)，對(duì)測(cè)量通道測(cè)試精度和系統(tǒng)測(cè)試精度都有一定的要求，對(duì)設(shè)備整體的抗沖擊性和環(huán)境試驗(yàn)性需要進(jìn)行校準(zhǔn)測(cè)試。由于在設(shè)計(jì)時(shí)多數(shù)并未依據(jù)可測(cè)性原則設(shè)計(jì)和制造[3]，因此，設(shè)備校準(zhǔn)困難，需要到原生產(chǎn)廠家或多家計(jì)量單位對(duì)幾百路測(cè)量通道和系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，計(jì)量校準(zhǔn)費(fèi)用和時(shí)間成本巨大。

（2）系統(tǒng)化專用計(jì)量裝備研制困難。高精尖技術(shù)在專用測(cè)試設(shè)備上的使用及設(shè)備測(cè)試參數(shù)多樣、功能各異，使得研制系統(tǒng)化的專用計(jì)量裝備技術(shù)比較復(fù)雜，研制周期長，所需投資多，實(shí)現(xiàn)困難。比較可行的方法是針對(duì)不同的測(cè)試參數(shù)分別設(shè)計(jì)和研制相應(yīng)的計(jì)量裝備。

（3）傳感器計(jì)量不便，測(cè)量不確定度分析困難。水下爆炸試驗(yàn)中的傳感器靈敏度和測(cè)量精度較高，由于這些傳感器不易或不能拆卸，只能采取比對(duì)的方法進(jìn)行校準(zhǔn)。而目前國內(nèi)對(duì)于沖擊加速度傳感器等的校準(zhǔn)一般選擇在沖擊機(jī)或振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行，頻率范圍和幅度范圍與實(shí)際爆炸沖擊條件有一定的差異，測(cè)量不確定度不易分析。

（4）試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)測(cè)量不確定度分析困難。現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的誤差理論上小于實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)，但由于試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，校準(zhǔn)設(shè)備有一定的使用要求，爆炸試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施校準(zhǔn)困難，測(cè)量不確定度難以分析，因此，通常采用實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)作為試驗(yàn)前的測(cè)試設(shè)備測(cè)量精度考核方法，但兩者之間的誤差難以分析確定。

綜上所述，由于專用測(cè)試設(shè)備專業(yè)性強(qiáng)，計(jì)量特性和質(zhì)量控制要求不統(tǒng)一，難以尋找規(guī)定的量值傳遞或溯源體系[4]，因此，研究確定科學(xué)合理的專用測(cè)試設(shè)備計(jì)量管理方法，對(duì)保障計(jì)量檢測(cè)設(shè)備和測(cè)量條件準(zhǔn)確、計(jì)量單位和單位量值統(tǒng)一及水下爆炸試驗(yàn)安全有效等方面具有重要意義。

2 水爆試驗(yàn)專用測(cè)試設(shè)備的計(jì)量管理方法

按照設(shè)備全壽命全過程質(zhì)量管理要求，水下爆炸試驗(yàn)專用測(cè)試設(shè)備計(jì)量管理主要包括設(shè)備設(shè)計(jì)階段、研制階段、靶場(chǎng)驗(yàn)收階段和使用維護(hù)階段的計(jì)量管理。

2.1 設(shè)計(jì)階段的計(jì)量管理

設(shè)計(jì)階段的計(jì)量管理主要包括：

（1）靶場(chǎng)在專用測(cè)試設(shè)備論證中提出可計(jì)量性保障需求，提出專用計(jì)量保障裝備研制任務(wù)，以求在測(cè)試設(shè)備列裝時(shí)形成與試驗(yàn)鑒定能力同步的計(jì)量保障能力。

（2）依據(jù)研制任務(wù)書要求，制定設(shè)備質(zhì)量與可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和設(shè)計(jì)方案，靶場(chǎng)組織專家和計(jì)量部門進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)審，對(duì)設(shè)備技術(shù)指標(biāo)的可測(cè)試性、可校準(zhǔn)性、測(cè)試接口的標(biāo)準(zhǔn)性實(shí)施計(jì)量監(jiān)督。

（3）研制單位制定計(jì)量測(cè)試技術(shù)文件，靶場(chǎng)計(jì)量部門進(jìn)行審查，該文件作為專用測(cè)試設(shè)備出廠檢測(cè)和靶場(chǎng)驗(yàn)收的技術(shù)規(guī)范以及設(shè)備正常使用中監(jiān)督管理的依據(jù)。

（4）根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行輔助校準(zhǔn)設(shè)備的設(shè)計(jì)，用于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備校準(zhǔn)、檢查與維護(hù)，便于測(cè)試設(shè)備和校準(zhǔn)裝置一同研制和驗(yàn)收，保障設(shè)備交付使用后可實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。

2.2 研制階段的計(jì)量管理

（1）靶場(chǎng)計(jì)量人員和技術(shù)監(jiān)造人員監(jiān)督研制階段的質(zhì)量控制過程。檢測(cè)設(shè)備和試驗(yàn)設(shè)備都應(yīng)檢定合格且在有效期內(nèi)，對(duì)生產(chǎn)過程中設(shè)備的精度和狀態(tài)進(jìn)行認(rèn)可，其量值溯源合理有效。

（2）出廠檢測(cè)前，由專門的計(jì)量機(jī)構(gòu)計(jì)量專用測(cè)試設(shè)備測(cè)量通道測(cè)試精度、系統(tǒng)精度和設(shè)備的抗沖擊性能和環(huán)境適應(yīng)性，滿足研制要求的，才可申請(qǐng)出廠檢測(cè)和靶場(chǎng)驗(yàn)收。

（3）正確編制校準(zhǔn)規(guī)范。靶場(chǎng)計(jì)量部門會(huì)同研制部門根據(jù)設(shè)備技術(shù)指標(biāo)、性能要求編制校準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范，經(jīng)專家評(píng)審且隨專用測(cè)試設(shè)備一并驗(yàn)收。

（4）研制輔助校準(zhǔn)設(shè)備。依據(jù)校準(zhǔn)規(guī)范，研制輔助校準(zhǔn)設(shè)備并隨專用測(cè)試設(shè)備一并驗(yàn)收，便于實(shí)時(shí)了解和掌握測(cè)試系統(tǒng)的精度和傳感器靈敏度的變化。

2.3 靶場(chǎng)驗(yàn)收階段的計(jì)量管理

由靶場(chǎng)裝備技術(shù)管理部門組織，計(jì)量部門參加并負(fù)責(zé)驗(yàn)收工作中計(jì)量技術(shù)文件的驗(yàn)收、設(shè)備的校準(zhǔn)或功能性檢查。

（1）計(jì)量技術(shù)文件的驗(yàn)收。驗(yàn)收時(shí)，除對(duì)專用測(cè)試設(shè)備的設(shè)計(jì)方案、工作原理、研制情況、技術(shù)性能和可靠性進(jìn)行審查外，還應(yīng)對(duì)測(cè)試方法、測(cè)試誤差、測(cè)試一致性分析等計(jì)量技術(shù)文件進(jìn)行計(jì)量評(píng)審。

（2）開展靶場(chǎng)驗(yàn)收試驗(yàn)進(jìn)行專用測(cè)試設(shè)備測(cè)量精度和功能性檢查，按照校準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行設(shè)備校準(zhǔn)，滿足預(yù)期使用要求的才能投入使用。

（3）輔助校準(zhǔn)設(shè)備的驗(yàn)收。檢查設(shè)備的計(jì)量、校準(zhǔn)證書是否齊全，并按照研制要求和技術(shù)性能要求，進(jìn)行校準(zhǔn)功能和校準(zhǔn)精度測(cè)試。

2.4 使用維護(hù)階段的計(jì)量管理

專用測(cè)試設(shè)備和輔助校準(zhǔn)設(shè)備通過靶場(chǎng)驗(yàn)收后，列裝并納入計(jì)量管理渠道。

（1）按照裝備管理?xiàng)l例建立管理賬冊(cè)，嚴(yán)格按照周期校準(zhǔn)和試驗(yàn)前校準(zhǔn)的要求進(jìn)行管理，按制定計(jì)劃校準(zhǔn)并給出校準(zhǔn)狀態(tài)標(biāo)識(shí)。

（2）建立專用測(cè)試設(shè)備計(jì)量管理規(guī)章制度，保證設(shè)備正確有效使用。制定計(jì)量管理人員崗位責(zé)任制、校準(zhǔn)制度、維護(hù)保養(yǎng)制度、校準(zhǔn)人員的培訓(xùn)制度等。

（3）專用測(cè)試設(shè)備和輔助校準(zhǔn)設(shè)備的監(jiān)督檢查。對(duì)計(jì)量管理辦法的執(zhí)行情況、校準(zhǔn)人員的資格、校準(zhǔn)裝置的考核和控制、校準(zhǔn)規(guī)范的齊全和有效以及專用測(cè)試設(shè)備的量值溯源性進(jìn)行監(jiān)督檢查。

3 結(jié)束語

GJB 5109-2004《裝備計(jì)量保障通用要求-檢測(cè)和校準(zhǔn)》明確規(guī)定了裝備在“論證、研制、采購、試驗(yàn)生產(chǎn)、使用、維修等階段”檢測(cè)和校準(zhǔn)的要求，以實(shí)現(xiàn)為保證裝備的性能參數(shù)量值準(zhǔn)確一致所進(jìn)行的全壽命計(jì)量保障[5]。水下爆炸試驗(yàn)專用測(cè)試設(shè)備全壽命計(jì)量必須結(jié)合專用測(cè)試設(shè)備特點(diǎn)，以先進(jìn)的自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備檢測(cè)技術(shù)工作為基礎(chǔ)，在科學(xué)管理下，運(yùn)用多種資源實(shí)施專用測(cè)試設(shè)備計(jì)量保障任務(wù)的完整體系。只有不斷完善計(jì)量管理方法和計(jì)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)體系的良好運(yùn)轉(zhuǎn)，才能提高靶場(chǎng)水下爆炸試驗(yàn)質(zhì)量，提高試驗(yàn)鑒定能力和拓展靶場(chǎng)計(jì)量職能起促進(jìn)作用；同時(shí)對(duì)圓滿完成水下戰(zhàn)武器裝備試驗(yàn)鑒定任務(wù)，使裝備盡早交付部隊(duì)盡快形成戰(zhàn)斗力有重要意義。

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[4]閆道廣，李東.專用測(cè)試設(shè)備的校準(zhǔn)與管理[J].計(jì)測(cè)技術(shù)，2009，29（1）：45-48.

[5]GJB 5109—2004裝備計(jì)量保障通用要求-檢測(cè)和校準(zhǔn)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.