宇航級產品應力篩選無人值守系統的設計與實現

陶立彬

摘要：宇航級產品在應力篩選時有很高的要求，測試人員需要精準把握測試的時間點，以免造成漏測。而測試時需要測試人員對配套的測試設備進行開斷電及啟動測試操作，測試過程則由配套的測試系統自動完成并自動記錄測試結果。通過設計無人值守的自動化檢測和控制系統，可以實現對人員的替代，并且可以避免漏測。依據這個思路對無人值守系統的設備組成、實現方法及軟件進行了設計與實現。

關鍵詞：宇航級產品；無人值守；應力篩選

中圖分類號：TN98 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）10-0157-02

1 引言

宇航級產品在應力篩選時有較高的要求，以某導引頭雷達為例，要求連續進行11次溫度循環試驗，每次溫度循環4個小時，期間3個溫度階段都要對產品進行加電測試，整個過程中累計需要加電33次，平均每次間隔約2小時，而加電測試時間僅為1分多鐘。

在整個溫循環過程中，環境試驗箱按照預定程序持續工作，中間不停機。通過設計無人值守的自動化檢測和控制系統，可以實現對人員的替代，提高測試效率。

2 系統設計

無人值守系統通過預先設定好的環境試驗箱的溫度-時間變化曲線，按照產品對每一個溫度循環中的三個時間節點（低溫存儲、升溫過程中、高溫存儲）控制繼電器對彈載試驗設備進行開電，同時控制導引頭配套的自動測試設備，并在彈載試驗設備開電后進行測試，測試完成后，接收測試完成標志，對彈載試驗設備進行斷電。

為了確保試驗準確，在系統中加入了溫度傳感器，用于感應環境試驗箱的實時溫度，作為判斷溫度循環是否偏離預定溫度時間曲線的參考和修正。無人值守系統各設備關系如圖1所示。

溫度傳感器采用MT-WSDT傳感器，其特點是可以直接輸出溫度數值。采用兩個溫度傳感器同時工作的方式，是為了避免溫度傳感器失效，導致測試失敗的情況。對于溫度傳感器失效的認定方法設計如下：按照溫循的程序設定，溫度傳感器的輸出溫度基本上能滿足圖2所示的溫度-時間曲線，如果溫度傳感器送來的溫度值明顯偏離曲線值，則認定失效，否則取兩個溫度傳感器的平均值作為參考。

3 軟件設計

無人值守系統軟件設計主要包括溫度讀取、判決算法設計、控制指令產生及顯示界面等幾個功能。

3.1 溫度讀取

MT-WSDT溫度傳感器的輸出為485格式串行數據，經轉成232后，可以由計算機直接從串口讀取，用于后續的應用。

3.2 判決算法設計

根據時間軸，參考讀取到的串口溫度數據，進行相關的判決算法設計，根據彈載設備環境試驗的要求，判決算法主要包括：

（1）低溫存儲2小時最后10分鐘開機；

（2）升溫過程30分鐘內任意中開機；

（3）高溫存儲2小時中任意時間開機。

具體流程如下：

第一步：在無人值守界面上選擇測試參數設置，分別設置起始溫度、降溫速率、低溫保持時間、升溫速率、高溫保持時間，共計5個參數，然后根據這5個參數畫出溫度曲線。

第二步：在曲線圖上取測試點，采用鼠標直接點取方式，選中后曲線上出現標注。當在同一溫度第二次取點時，彈出提示是否循環，選擇是則彈出循環次數設置。設置完成后選擇“參數設置完成”，并自動保存，下次開機時自動調取設置。

第三步：對環境試驗箱設置完成后，在環境試驗箱啟動時，同時人工選擇“啟動系統”按鈕，并在曲線上進行另一種區別于曲線顏色的進度提示。同時有“時間調整”設置，可以設置進度的提前和延后，以匹配環境試驗箱的實際溫度。

第四步：當系統計時到測試點后，送串口開關信號給繼電器及握手信息給自動測試設備。自動測試設備測試成功后回饋測試成功標志信號給系統，系統關閉繼電器；自動測試設備測試失敗則回饋測試失敗標志信號給系統，并中斷測試，系統接收到測試失敗信息后送“報警”信號給蜂鳴器，并利用聲音通知環境試驗人員中斷試驗設備測試。

3.3 控制指令產生

在整個溫循試驗過程中，計算機、配套自動測試設備及220V轉5V的電源都保持開機狀態。系統根據判決算法產生兩種控制指令信號，一是給繼電器的接通電平，為5伏TTL電平，通過計算機的并口發送給繼電器，用以給彈載設備通電。二是網絡發送給配套自動測試設備的“開始測試”標志信息，并等待接收自動測試設備回饋的“測試成功”標志。系統接收到“測試成功”標志后，斷開繼電器的電平，關閉試驗箱內彈載設備。

3.4 顯示界面

顯示界面包括以下三個方面：

（1）溫度-時間曲線，監控溫度變化和整個溫循試驗的過程；（2）累計進行開機測試操作的次數和時間，了解溫循試驗的進度；（3）參數設置窗口，用于設置測試開始的溫度和時間點。

4 結語

本應力篩選無人值守系統操作便利簡潔，性能穩定可靠，顯著地提高了導引頭雷達環境溫控試驗效率，實現對人員的替代，降低試驗測試人員的工作量。

參考文獻

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