一種新型引信發射機檢測系統的設計研究

孫合勇SUN He-yong

（青島四三零八機械廠，青島 266011）

1 概述

某型產品是為滿足遠航程、精確打擊等使用需求研制的，具有電動力、主動式電磁非觸發引信及觸發引信特點的先進產品。引信系統功能的正常與否直接決定產品使命任務的成敗，而引信發射機的性能是引信系統能否正常工作的基礎。

目前引信發射機的檢測只能使用純阻性負載進行測試，只能定性檢測引信發射機部分工作狀態，無法真實反映引信發射機裝配至產品上實際使用的工作狀態。且檢測需外接電源、檢測儀表，人工連接較多線纜，測試不便，不利于產品實戰調試保障急需。為解決上述問題，設計研究一種新型的引信發射機檢測系統，模擬真實產品感性負載，采用集成化設計，實現負載類型和檔位自由化選擇，檢測引信發射機在產品上的真實工作參數，并具有兼容性和擴展性，以滿足對該系列產品的實用、機動、迅速修理保障需要。

2 主要設計要求

2.1 主要功能

根據引信發射機檢測需要，引信發射機檢測系統需具備以下功能。

①具有檢測并顯示發射機工作電源直流電壓功能；

②具有檢測并顯示發射機工作電源直流電流功能；

③具有檢測并顯示發射機工作輸出頻率功能；

④具有檢測并顯示發射機輸出負載交流電流功能；

⑤具有檢測并顯示發射機整流后正、負直流電壓功能；

⑥具有負載選擇功能，可在純阻負載和感性負載之間切換；

⑦具有檢測輻射電壓功能；

⑧具有過流過壓自動斷電保護功能。

2.2 技術要求

①內置電源：30V±2V，10A；

②內置純阻負載0～100Ω，1000W；

③感性負載模擬裝置，電感電阻為4.8±0.48Ω，電感；

④直流電壓測量范圍：0～199.99V，基本誤差為±2%；

⑤直流電流測量范圍：0～10A，基本誤差為±2.5%；

⑥交流電流測量范圍：0～3A，基本誤差為±5%；

⑦交流電壓測量范圍：0～600V；

⑧頻率測量范圍：0～1000Hz，基本誤差為±1Hz。

2.3 使用環境要求

①環境溫度：0℃～40℃；

②相對濕度：≤80%；

③供電電源：220V±10%，50Hz；

④無劇烈震動和機械沖擊；

⑤無強電磁場干擾；

⑥允許連續使用。

3 設計方案

3.1 設計原則

①不影響產品引信發射機性能指標和安全性要求；

②發射機檢測系統應具備耐用性、高可靠性，組部件、元器件及機械加工工藝選用經過實踐長期驗證的成熟器件以及加工工藝；

③盡可能采用標準化、模塊化設計；

④根據引信發射機檢測系統使用環境要求和移動性使用要求，采用防潮、防震、防腐蝕的設計原則；

⑤應具備裝配、操作和維修的便利性；

⑥優化設計，合理布局，小型化設計，盡量降低重量并減小體積，便攜性和可操作性強；

⑦感性負載模擬裝置按照產品輻射器的方位進行布局，以真實反應引信發射機的實際工作狀態；

⑧實現直流電源、純阻負載器、感性負載模擬裝置、測量儀表的集成和功能上的擴展，在真實、準確測試發射機工作參數的前提下，提高工作效率和實用性。

3.2 設計思路

利用產品輻射器按照真實布局制作感性負載模擬裝置，最大程度真實反映發射機實際工作狀態。采用內置直流電源模塊代替直流穩壓電源設備，采用內置測量儀表，采用內置純阻負載代替滑動變阻器，設置純阻負載、感性負載兩個選擇，并在選擇純阻負載時可根據需要選擇不同阻值的檔位進行測試。在負載上設置熔斷器實現過流、過壓自動斷電保護。

3.3 硬件設計

引信發射機檢測系統的硬件組成主要包括機箱、直流穩壓電源、測量儀表、控制開關、純阻負載、感性負載模擬裝置和檢測電纜等。

系統硬件組成框圖如圖1。

圖1 系統組成框圖

機箱設計為密封箱體結構，機箱前面板按功能進行合理布局，設有檢測儀表、控制開關、供電及信號指示燈等。因機箱內含有電源等易發熱器件，為使直流穩壓電源能夠更好的散熱，箱體側面板上相應位置設有散熱孔，在機箱內設置風扇，提高檢測系統不間斷長時工作時的散熱性能。機箱后面板設有檢測插座及檢測臺供電插座，并設置引信發射機工作狀態參數測試孔，以方便對檢測系統的計量，并可作為前面板測量儀表故障的情況下發射機工作參數備用測量通道。

3.3.2 直流穩壓電源

直流穩壓電源選用輸入AC220V±20%、50Hz，輸出30V 的朝陽電源模塊。發射機需要工作電壓30V，工作電流為6A，額定功率為180W。為保證直流穩壓電源工作的穩定性，選擇額定功率為300W 的直流穩壓電源。

3.3.3 測量儀表

測量儀表包括交流數字電流表、交流數字電壓表，直流數字電流表、直流數字電壓表和數字頻率表各1 塊。

根據輸入電壓及引信發射機的技術指標要求，優選體積小、精度高、靈敏度高的測量儀表，選型如下：

交流數字電流表：工作電源220V，三位半的DP3-N型交流數字電流表；

交流數字電壓表：工作電源220V，三位半的DF3-D型交流數字電壓表；

成銳今年43歲，河北邯鄲人。很多年前，他就從事金屬加工業務，對于電焊、鈑金等工作比較熟悉。2011年6月6日，他應聘到本市一家過濾器制造公司，專業從事鉚工作業。

直流數字電流表：工作電源220V，三位半的DP6 型直流數字電流表；

直流數字電壓表：工作電源220V，三位半的DP6 型直流數字電壓表；

數字頻率表：工作電源220V，DS4-B-F 型數字頻率表。

3.3.4 純阻負載

考慮到產品的特性及檢測要求，在頻繁長時間檢測中，為保證檢測系統元器件的穩定性，在設計中均選用鋁殼電阻，鋁殼電阻具有散熱好、耐高溫、體積小、功率大、高精度、標準低感應繞線電阻、強架構、安裝方便等優點。

3.3.5 感性負載模擬裝置

感性負載模擬裝置主要由仿產品的尾部支架、負載和連接端子等組成。其中仿產品尾部支架包括前支撐板、后支撐板、連接板等，如圖2 所示。

圖2 感性負載模擬裝置設計圖

感性負載的性能與產品輻射器的性能保持一致，感性負載通過電纜經接線架與發射機相連，感性負載內有矽鋼片疊成的鐵芯導磁，外有硫化的橡膠層，起絕緣、保護作用。結構如圖3 所示。

圖3 感性負載結構

感性負載線圈串聯在一起，且繞向一致，固定在仿產品布局支架上，并按照產品輻射器真實布局進行位置固定。線圈連接圖如圖4 所示。

圖4 輻射線圈連接圖

3.4 設計方案

3.4.1 總體結構設計

總體結構按照人機工程學的基本原理和要求進行結構設計，采用箱體結構，除感性模擬負載器外，其他均內置于箱體中。整機機械結構穩定可靠，滿足使用要求。外形設計遵循簡潔原則。機箱設計充分考慮內部器件及面板器件的安裝要求、線纜走向要求，采用就近原則將檢測系統各器件合理布局，線纜走向盡量避免交叉重疊，內部結構和面板設計進行合理排布。為增強引信發射機檢測系統的散熱性能，在檢測系統機箱左右兩側相應位置設有散熱孔和散熱風扇，以保證持續通電工作狀態下引信發射機檢測系統的穩定性；為提高設備的抗震性能，在機箱的底部設計加裝了減震墊。

3.4.2 電路設計

供電系統主要由供電開關、直流穩壓電源、熔斷器等組成。檢測臺所用220V 交流電通過熔斷器和供電開關，供給直流穩壓電源和測量儀表。220V 交流電經直流穩壓電源轉化輸出30V 直流電供給引信發射機工作。供電電路具備過流保護功能，當工作電流超過規定電流時自動切斷檢測臺供電。

測量系統包括交流數字電流表、交流數字電壓表、直流數字電流表、直流數字電壓表和數字頻率表各一塊。交流數字電流表與引信發射機負載串聯，檢測并顯示發射機輸出的交流電經過負載的電流值。交流數字電壓表與機箱前面板測試孔相連，連接輻射線圈后測量感性負載模擬裝置的輻射電壓。直流數字電壓表經檢測系統機箱后面板插座連接檢測電纜與發射機測試插座電源信號芯線相接，測量電源模塊輸入發射機的工作電壓。數字頻率表經后面板插座連接檢測電纜與發射機測試插座頻率信號芯線相接，測量發射機產生的時鐘頻率。直流數字電流表測量電源模塊輸出電流，即引信發射機工作電流。

負載系統中負載類型的選擇由前面板搖桿開關控制。開關的一端經后面板插座與引信發射機相接。另一端分別與純阻負載和感性負載相連。通過撥段開關控制引信發射機連接純阻負載或者感性負載。

電路設計框圖見圖5。

圖5 電路設計框圖

4 可靠性分析

電子元件作為產品的基礎組成單元，其可靠性直接影響著成品的質量和壽命。引信發射機檢測系統在滿足產品功能檢測要求的前提下，安全穩定的運行是至關重要的，它與產品安全息息相關，不容忽視。可以從以下幾個方面進行進行設計：

①引信發射機檢測系統所用元器件優先選擇經實踐證明質量穩定、可靠性高的標準元器件，通過試驗手段剔除掉早期失效電子元器件，將帶有質量隱患的器件隔離在使用門檻之外，進而提高引信發射機檢測系統的可靠性。利用電子元器件可靠性篩選流程：高溫存儲—交替循環—加速度—功率質量檢測—高溫抗壓測試—低溫抗壓測試—常溫測試，選用經上述流程篩選合格的器件。此類器件通過了長期的實物使用的可靠驗證，其穩定性較高。從選型上提高穩定性的要求，以達到提高檢測系統工作可靠性的目的。

②電源模塊是提供產品信號、保證產品正常工作的器件，是檢測系統的重要核心部件，對工作可靠性的影響尤為突出。因此，在電源模塊選用時對其質量、穩定性及各路輸出信號指標都提出了較高要求，保證了產品的供電安全。此外，在電源模塊安裝位置設置了散熱風扇和散熱通風孔，在結構設計上保證了引信發射機檢測系統長時間工作的穩定性。

③為降低故障率，消除潛在故障，元器件的安裝至關重要，應嚴格按照相應要求的規定執行，確保安裝牢靠、穩固，并在引信發射機檢測系統的機箱底板加裝了減震墊，通過以上措施以達到滿足其日常檢測、陣地搬運、長途運輸后性能安全的目的。

5 結語

該新型引信發射機檢測系統的設計研究，實現了對引信發射機在產品上真實工作參數的檢測、測試儀器的集成化設計、實現了檢測系統的便攜性，實現了負載類型和檔位的自由化選擇，改變了人工連接電纜用時長、易錯漏的落后現狀，降低了產品質量風險，提高了檢測效率。該設計具有兼容性和可擴展性，滿足了對該系列產品修理的實用、機動、迅速保障的需要，具有重大應用價值。