飛控計算機導通絕緣測試方法探索與實踐*

王勇，陳春歌，粘朋雷

(中國人民解放軍 91550部隊，遼寧 大連 116023)

0 引言

飛控計算機是飛行器執行任務成功的關鍵環節[1]。飛控計算機單元測試期間，需要進行導通檢查和絕緣性能測試。主要做法是采用萬用表、飛控計算機單元測試系統配置的測試電纜、以及細銅絲(通常用一只金屬膜電阻的金屬引腳)作為檢測工具，通過人工查點、手工逐一測量的方式進行測試。測試方法上存在諸多問題，影響了技術準備效率和操作安全性。為此，研制單位配套研制一種“絕緣測試盒”使得絕緣測試方法有所改進。絕緣測試主要做法是采用萬用表、“絕緣測試盒”、飛控計算機單元測試系統配置的測試電纜作為檢測工具，仍然通過人工查點、手工逐一測量的方式進行測試。與配置“絕緣測試盒”前相比較，絕緣測試點通過測試電纜引入到“絕緣測試盒”上，人工查點和點選測試點的操作更加方便(測試盒上是較粗的“測試孔”，可以使用萬用表測試探針直接點選測試)，在一定程度上，解決了絕緣測試中，操作效率低、安全隱患大的問題。但是改進后的測試方法，仍存在測試工具簡陋、操作過程復雜、人為因素多、安全隱患高的問題[2]。為了加強飛控計算機導通檢查和絕緣測試過程狀態控制，減少人為操作失誤，提高工作效率，解決使用中遇到的難題，開展導通絕緣測試方法研究。

1 傳統測試方法及其存在的問題

在實際使用中，通過導通檢查和絕緣測試，目的是確定飛控計算機是否具備通電檢查或通電使用條件的基本操作。導通檢查實際上是對飛控計算機的各功能板卡的“保護地”信號進行測試，確保信號“保護地”(或屏蔽層)均連通。絕緣測試實際上是對飛控計算機各功能板卡的信號處理電路的隔離情況進行測試，確保各關鍵功能信號電路均不連通(而各功能模塊電路之間的地線相互獨立)。傳統導通、絕緣測試存在的問題主要體現在以下幾個方面：

(1) 飛控計算機導通絕緣測試涉及到7根J7型電纜插頭和插座。這些插頭和插座的插針和插孔尺寸都比較小(與萬用表的測量表筆探頭端相比較，直徑僅為其1/4左右)。對于“插孔”內信號無法直接用萬用表的測試表筆插入到電纜插頭或插座對應的插孔中進行測量;對“插針”上信號，直接用萬用表的測試表筆進行接觸式測量時，需要躲避周圍插針信號(由于插針尺寸較小，各插針排列緊密，插針間距較近)。

(2) 由于用萬用表的探針無法直接接觸到被測電纜插孔的金屬信號端子，測試時通常是找一個非標準件的細銅絲(例如一個電阻元件的一條金屬引腳)插入到電纜插孔內，再通過萬用表接觸該引腳，將被測信號引出，這樣的測試方法存在的問題是會因為非標準件(金屬引腳)的插入對電纜插孔的鍍層、卡簧彈性等的造成難以估量的永久性損傷，直接影響到飛控計算機的信號傳輸性能。

(3) 無論是對插針信號檢測還是插孔信號檢測，每次插入或對準某一個孔或針之前都要核對位置，操作復雜，容易點錯點號、漏掉點號，引起錯操、漏操。

(4) 在絕緣測試盒上進行的操作，也是人工查點、逐點兩兩測量，同樣，容易出現錯操、漏操現象。

2 測試方法改進總體思路與實現

2.1 總體思路

研制一臺具備接口匹配性好、安全性高，經濟、實用的測試儀，實現對飛控計算機對應芯線點號的安全可靠引入、快速測量和顯示。利用飛控計算機單元測試系統已經配套的7根專用測試電纜和一根接殼測量線，將測試儀與飛控計算機連接在一起形成閉環，提高測試效率和測試操作安全性。

導通檢查和絕緣測試點位分配，通過測試儀操作面板上的波段開關固化下來，并設計清晰的信號標識，便于理解測試操作內容;操作過程可直觀顯示操作狀態;信號測量和顯示通過測量芯片自動進行，提高測試準確性并實現自動量程測試。

測試儀實現自檢和自校驗功能，提高自身狀態的易檢性和狀態“自檢”能力;設計監測接口，實現使用外接測試設備進行監測功能，可便于故障排查比對;供電控制和電池更換均在操作面板上實現，提高操作便捷性。

2.2 測試儀研制實現情況

機箱采用鋁合金材料加工而成的可拆卸上蓋的翻蓋式包裝箱結構(圖1)，上下2部分由可分離合頁連接，操作使用方便，翻開或拆下上蓋，可操作;閉合箱蓋，使得放置、運輸更加安全可靠。采用CAD 技術和COREDRAW平面繪圖技術設計的操作面板(圖2)由鋁板加工而成，外表面覆彩印PVC貼膜。其上安裝操作按鈕、開關和接線端子，人機交互方便。

測試儀以臺灣富晶FS9721[3]測量芯片是核心測量部件，具備自動量程轉換[4]功能，可完成導通檢查和絕緣電阻測量任務。

圖2中K1實現供電控制功能，K2實現測量檔位選擇功能。K3和K4共同實現測試信號分配和控制功能，可將各路測量信號逐“對”引入K2控制的信號檢測儀表。將圖2中K4置“導通·絕緣”檔測試時，K3從“K.K0”檔至“K.7”7個檔位依次順時針旋轉，可快速、安全地完成所有導通項目檢查;K3從“K.-B”檔至“T.B”檔15個檔位依次順時針旋轉，可完成所有絕緣檢查項目。

該電路設計具有很好的實用性，實際工作中，某導通絕緣測試儀研制中應用該電路設計方案設計制作了24路測量通道信號分選控制電路和5種標準電阻狀態下的自校驗電路。設備操作面板見圖2。圖2中的K1是測試儀電源開關，K2是設備內部嵌入的測量儀表(以優利德UT10萬用表作為嵌入式測量儀表)功能控制開關，K3是24檔4層波段開關，K4是12檔4層波段開關。

3 測試電路設計

3.1 信號控制與分段自檢結合的測試電路設計

多層多檔復合波段開關[5-8]為主體的測試電路設計和操作面板設計有機結合，實現測試信號通道轉換有效控制、合理分配與分段機內測試(BIT)。測量控制電路如圖3所示。

(1) JC1，JC2分別和Ka-Mo，Ka-Mp相連;Kb-Mo，Kb-Mp分別和Ka-o-v，Ka-p-v相連;Kb-o-i，Kb-p-i分別和Aj，Bj相連。在Ka的第v檔、Kb的第i檔接通的情況下，2個前級測量點JC1，JC2和任意2個被檢測點Aj，Bj連通在一起，形成測量通道。

(2) Ka-o-u和Ka-p-u短路連接。在Ka的第u檔位接通的情況下，從JC1，JC2端可檢查JC1至Ka-Mo和JC2至Ka-Mp連通情況(通路正常、斷路、電路阻抗異常等，下同)。

(3) Kb-o-f和Kb-p-f短路連接。在Ka的第v檔、Kb的第f檔位接通的情況下，從JC1，JC2端可檢查JC2至Ka-Mp，JC1至Ka-Mo，Ka-p-v至Kb-Mp，Ka-o-v至Kb-Mo各段連通情況。

(4) 在上述(2)，(3)同時進行的情況下，可推測出Ka-p-v至Kb-Mp，Ka-o-v至Kb-Mo的連通狀態。

(5) Ka，Kb通過測量通道控制實現了Aj，Bj多組測量信號的選擇和分配，經由JC1，JC2公共端將選中的第j組信號(Aj，Bj)送到測試儀內部測量模塊檢測端，得出檢測結果。

(6) Ka，Kb通過檔位組合控制實現了對JC1，JC2至Kb之間的各段測量通道的分段機內“自檢”，提高了系統的BIT設計，可在設備故障時精確定位故障點。

(7) 圖3中的JC1，JC2連接到圖2操作面板上K2對應的嵌入式儀表;Ka，Kb分別對應圖2操作面板上的K4，K3波段開關。K3和K4旋鈕開關一起實現對測試通道的分配和控制，運用圖3所示的電路原理將各路測量信號逐“對”引入信號檢測端，并實現對測量通道的分段機內“自檢”。

3.2 信號控制與全通道閉環自檢結合的測試電路設計

如圖4所示， Kb-o-i(i=1，2，3，…，N為整數，下同)，Kb-p-i分別和Aj，Bj相連。Ka-o-v和Ka-o-u相連，Ka-p-v和Ka-p-u相連。Kb-q-i，Kb-r-i分別和Aj,Bj相連。Kb-Mq和Ka-Mq相連，Kb-Mr和Ka-Mr相連，Ka-q-v和Ka-r-v短路連接。

在Ka的第u檔、Kb的第i檔接通的情況下，JC2，JC1和Bj，Aj分別由過JC2，Ka-Mp，Ka-p-u，Kb-Mp，Kb-p-i，Bj的電路和過JC1，Ka-Mo，Ka-o-u，Kb-Mo，Kb-o-i，Aj點的電路連接在一起，形成測量通道;在Ka的第v檔、Kb的第i檔接通的情況下，Aj，Bj由過Aj，Kb-Mq，Ka-Mr，Bj點的電路短接在一起，形成自檢閉合回路H。可通過測量回路H的連通情況，診斷出JC1-Aj測量通道和JC2-Bj測量通道的連通情況。

圖4中的JC1,JC2連接到圖2操作面板上K2對應的嵌入式儀表;Ka,Kb分別對應圖2操作面板上的K4,K3波段開關。K3和K4旋鈕開關一起實現對測試通道的分配和控制，運用圖4所示的電路原理實現對多測量通道的控制和機內閉環“自檢”。

3.3 對外測量接口設計

輸入接口采用7個50芯和38芯J7型、J7Ⅰ型、J7Ⅱ型防誤插座，便于使用和測試儀維修。7個測量輸入接口安裝在圖1所示測試儀的后側，如圖5所示。圖2操作面板左側設計“W1”和“W2”“外測”端子，內部并聯到測量模塊的測試輸入端。通過 “W1”和“W2”從外部接入測量儀表(例如萬用表)，可以用外接測量儀表進行“監測”比較和故障排查;通過“W1”和“W2”外接測量線，本測試儀可對外進行電壓、電阻等測量。接口設計提高了本測試儀實用性。

4 相對優勢

(1)與萬用表比較：無論是模擬式還是數字萬用表[3-4]，均不具備信號控制與分段自檢結合、全通道閉環自檢結合的信號轉換控制和測試過程控制功能，測試效率和操作安全性無法保障。

(2) 李德堯和劉筠筠等研制的典型小型化自動電阻測量儀[9-10]具有體積小、精度高的特點，且具備自動量程切換和控制功能，但其一方面面向通用電阻設計，接口單一，無法直接用于飛控計算機導通絕緣測試使用;另一方面，在機內自檢和“外測”接口“監測“設計方面不及本測試方案。

(3) 唐宇等針對某種或某幾種電纜接口專門研制的帶有典型性的測試轉接盒[11]，比飛控計算機傳統測試方案中配套“絕緣測試盒”的測試方法先進一些，但其本身不具備測量功能且操作開關多達幾十個，信號分選和操作過程復雜，系統的集成度不高，相比之下，本測試方案提供的測試方法更方便、實用。

(4) 楊勝兵、柳穎、喬楠楠等研制的測試儀[12-15]一般都實現了自動測量，基本原理和測試方法與本測試方案有類似之處，但其信號的轉換和控制一般都是通過繼電器矩陣[12-15]實現，因此需要較強的供電能力，系統通常構成復雜，體積較大，耗電量相對較大，用于測試絕緣電阻的電源電壓(根據國際電工委員會測試標準IEC6101[16]，測量前需要確定被測對象的耐壓情況，現場選擇儀器需要的作用電壓，通常最小的設計值為直流250 V)，無法直接用于飛控計算機導通、絕緣測試。相比之下，該測試方案提供的測試方法可實現低功耗，自供電，接口匹配性也好，應用優勢明顯。

5 結束語

針對使用單位技術準備中遇到的難題，研究改進的飛控計算機測試方案，嘗試采用波段開關實現了信號控制與BIT[17]設計相結合的測試電路設計方案，研制出一體化、小型化、低成本的導通絕緣測試儀，創新了飛控計算機的導通檢查和絕緣測試方法。經應用檢驗，檢測效率提高4.5倍左右。

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