智能彈藥電纜檢測模塊的設計

張萬發，陳 雷，單體強

（軍械工程學院 彈藥工程系，河北 石家莊 050003）

在智能彈藥內部結構中，電纜在為控制器、探測器和安全起爆裝置等部件供電及各部件間的信號傳輸過程中起著至關重要的作用。長期儲存過程中會出現電纜絕緣材料的老化現象，老化嚴重時易使相鄰芯線間短路，以致電源供給或信號傳輸混亂，甚至還可能危及試驗人員生命安全。為保證彈藥安全正常工作，需對電纜進行適時檢測。當前絕緣電阻測試的方法主要有串聯法、并聯法、電壓比法、電橋法、充放電法等幾種，普遍存在測試效率低、精度差的缺點[1]。

在智能彈藥光電參數靜態檢測系統中，結合電纜檢測需求，設計基于PXI總線技術和虛擬儀器技術的電纜檢測模塊，可實現對電纜相關參數的測量、實時顯示測試結果、對檢測結果進行記錄及根據測量結果對電纜質量狀況進行評估的需要，配合其他模塊完成對智能彈藥光電參數的靜態檢測。

1 檢測模塊構成

模塊主要完成對智能彈藥電纜同軸芯線連接狀態及不同芯線間絕緣電阻的測試。為實現所需功能，模塊應主要滿足以下要求：

1）高效完成對待測電纜相關參數的測試，并將測試結果通過軟件測試界面顯示。

2）可對檢測結果進行整理、存檔、分析，由測試結果對被測電纜性能進行評估。

結合測試指標需求，設計圖1所示檢測模塊總體結構框架。

圖1 系統總體結構圖Fig.1 Structure diagram of the cable test system

2 檢測模塊工作原理及硬件設計

2.1 電纜測試模塊工作原理

測量原理如圖2所示，將電纜兩端通過適配接口與適配器相連，多路開關一端與萬用表相連，另一端與電纜芯線相連，利用程序控制相應開關的通斷，實現對待測芯線相關參數的測量，以評估待測電纜是否符合彈藥正常工作需求：電纜芯線直流電阻≤0.2Ω/芯（包括電纜導線、兩端插座插針電阻及插針和導線的焊接電阻）；芯線間絕緣電阻在20%～80%濕度條件下應≥20 MΩ。

圖2 檢測模塊原理圖Fig.2 Test principle of detection module

2.2 檢測模塊基礎硬件配置分析

檢測模塊利用PXI總線實現各模塊與控制計算機間的通信。硬件部分主要包括控制計算機、PXI總線儀器以及其它相關附屬硬件設備等，檢測模塊采用圖3所示資源[3]。

圖3 系統硬件結構圖Fig.3 Structure diagram of the hardware system

其中主控制器可實現對各模塊的實時控制，并對檢測數據進行分析和處理。19芯電纜通過適配接口，1～19號芯線一端分別與PXI-2527多路開關通道ch0～ch18相連，另一端分別與通道ch32～ch50相連，com0、com1則分別與萬用表PXI-4070測電阻對應端口相連[4]。多路開關和萬用表通過PXI總線與控制計算機相連，利用程序控制相應開關的通斷，實現萬用表對待測芯線連通狀態及不同芯線間絕緣狀態的測量，并對檢測數據進行分析和處理，通過人機交互界面顯示萬用表測試結果[5]。其中PXI-2527多路開關拓撲結構如圖4所示。

圖4 PXI-2527多路開關拓撲結構示意圖Fig.4 Structure diagram map of the PXI-2527 multiplexer

3 模塊的軟件設計

測試軟件是整個電纜檢測模塊的核心，檢測模塊的正常工作依賴于測試軟件的良好控制。依據測試軟件的設計規范、硬件連接狀況和實驗方案需要，在LabWindows/CVI環境下開發軟件，主要測試流程如下。

直流電阻測試：閉合多路開關通道ch0和ch32，測量芯線1的直流電阻。斷開通道ch0和ch32，閉合通道ch1和ch33，測量芯線2的直流電阻。斷開通道ch1和ch33，閉合通道ch2和ch34，測量芯線3的直流電阻。……斷開通道ch17和ch49，閉合通道ch18和ch50，測量芯線19的直流電阻。

絕緣電阻測試：閉合多路開關通道ch0后，依次閉合、斷開通道ch33～ch50，測量芯線1分別與芯線2～19間的絕緣電阻。斷開通道ch0，依次閉合、斷開多路開關通道ch34～ch50，測量芯線2分別與芯線3～19間的絕緣電阻。斷開通道ch1，依次閉合、斷開多路開關通道ch35～ch50，測量芯線3分別與芯線4～19間的絕緣電阻。……斷開通道ch16，閉合多路開關通道ch17后，閉合通道ch50，測量芯線18與芯線19間的絕緣電阻[6]。

萬用表將測試結果實時傳輸給控制計算機，通過人機交互界面顯示。

4 模塊設計關鍵及解決方法

1）測量絕緣電阻的可行性

檢測模塊主要通過程序控制相應多路開關通道通斷，實現對通信電纜絕緣電阻的檢測。合理設置多路開關閉合、斷開延遲時間，可實現對絕緣電阻的測試。

2）測試精度

經對待測參數指標分析，六位半PXI-4070萬用表的電阻測量最高分辨率達到0.1mΩ，量程達到100MΩ，可滿足檢測試驗要求，即電纜芯線直流電阻≤0.2Ω/芯，芯線間絕緣電阻在20%～80%濕度條件下應≥20MΩ。

3）檢測模塊設計性價比

電纜檢測模塊與相關參數測試模塊共同完成對智能彈藥光電參數靜態檢測。相比傳統檢測方案，檢測模塊整體價格昂貴，卻可保證對電纜相關參數測試的高效、精確，設計模塊以實現對多種智能彈藥通信電纜的測試，可提高檢測模塊性價比。

5 結束語

基于PXI總線技術和虛擬儀器技術的電纜檢測模塊，可實現對電纜待測參數的自動測量、實時顯示測試結果、對檢測結果進行記錄及根據測量結果對電纜質量狀況進行評估的需要。測試效率高，精確度高，維護、升級方便。

[1]王效飛，王伯成，曾洪貴，等.電線/電纜絕緣電阻測試方法比較[J].電工技術，2008，30（6）：783-786.WANG Xiao-fei，WANG Ban-cheng，ZENG Hong-gui，et al.The method comparison for testing of cable insulated resistance[J].Electrician Technology，2008，30（6）：783-786.

[2]趙會兵.虛擬儀器技術規范與系統集成[M].北京：清華大學出版社，2003.

[3]夏晶，孫繼銀，李輝.基于PXI總線的電子設備測試系統的設計[J].儀器儀表學報，2007，28（4）.XIA Jing，SUN Ji-yin，LI Hui.Design of test system of electronics equipment based on PXI bus[J].Chinese Journal of Scientific Instrument，2007，28（4）.

[4]李輝，陳紅飛.電纜測試儀絕緣電阻測試單元的研制[J].自動化技術與應用，2011，30（1）：51－53.LI Hui，CHEN Hong-fei.Design of insulation test unit of the cable test apparatus[J].Automation Technology&Application，2011，30（1）：51－53.

[5]高玉水，李正優，徐振輝.某型導彈電纜網絕緣電阻測試儀[J].計算機測量與控制，2006，14（6）：816－818.GAO Yu-shui，LI Zheng-you，XU Zhen-hui.Testing instrument for insulation resistance of cable network about some missile[J].Computer Measurement&Control，2006，14（6）：816－818.

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