慣性儀器通用測試技術應用研究
加入技術交流群
慣性儀器是陀螺儀、加速度表等慣性儀表和陀螺穩定平臺以及捷聯慣性測量組合等慣性測量裝置的總稱，是導彈、運載火箭等航天飛行器制導與控制系統中的核心部件。其作用是為飛行器建立方位和姿態基準，同時測量飛行器相對慣性空間運動的角度、角速度、速度和加速度。慣性儀器的性能和精度直接影響飛行器飛行彈道，通過測試，可以判定慣性儀器是否符合技術條件所要求的性能和質量指標，發現其故障與誤差來源及其規律，為改進總裝技術和進行系統補償提供依據。因此，對慣性儀器的性能測試無論部隊還是總裝廠都十分重視。在以往的測試中，由于慣性儀器的種類較多，各自的用途和工作原理也不盡相同，因此一直沒有制訂統一的測試規范。這里從慣性儀器在飛行器上的應用方式分類 ，以捷聯方式和陀螺穩定平臺方式為主要研究對象，針對慣性平臺、速率陀螺、橫法向儀、捷聯慣測組合等單元儀器的共性與特性進行研究，對這四種被測對象的測試需求和測試方法進行總結和歸納，找到一種滿足大多數慣性儀器測試需求的測試方法，設計一套通用化的慣性儀器測試系統。
2、設計思想
慣性儀器本身就是高精度、高靈敏度的測量裝置，選擇和采用的測試方法必須和慣性儀器的工作原理緊密相聯，因此，我們對常用的、典型的慣性儀器測試設備進行了深入分析、歸納，總結出典型的測試方法和手段。同時，由于慣性儀器結構復雜，品種和接口數量繁多，對測試信號的數量、復雜性以及精度要求等因素變化較大，這就要求測試系統的硬件和軟結構均具有較強的適應性，達到“以不變應萬變” 的設計要求。
通常情況下，測試系統應具有三大基本功能，即：信號的測量與控制、數據的分析與處理，測試結果的計算與輸出。其中：信號的測量與控制是測試系統硬件要解決的主要問題，為解決接口繁多、標準不一的問題，考慮到測試的靈活性和適應性，在系統硬件設計中，我們采用了“ VXI總線標準儀器模塊+通用信號轉接+適配器”的分層轉接模式；對系統硬件的調度指揮、數據的分析與處理以及測試結果的計算與輸出則是系統軟件解決的主要問題。在系統軟件設計中，我們在虛擬儀器軟件結構的基礎上，采用通用化的框架式軟件設計，構建通用的可剪裁的軟件公共平臺，軟件開發人員可根據通用ATE/ATS系統對軟件功能的要求，在軟件框架的基礎上進行功能增減及參數的選配，實行動態配置，達到測試軟件通用化的目的。
VXI總線是一種開放式的系統結構，總線接口不僅結構緊湊、標準開放、數據吞吐能力強、模塊可重復使用，而且建立在虛擬儀器軟件結構（VISA）基礎上的通用軟件框架解決了系統中所使用的各種VXI總線儀器與測試應用軟件開發的通用化問題，因此，VXI總線儀器所具有的系列化、組合化特點、為組建通用測試系統提供了良好的技術支撐。
信號調理與轉接是組建通用測試系統不可缺少的環節，也是通用測試系統設計工作中相對較為復雜的部分。信號調理與轉接的主要作用是連接被測對象與VXI測試儀器，測試過程中的所有被測信號和控制信號均在這里進行集中。被測信號的指標超出VXI模塊輸入指標的，需經過調理變換，如阻抗變換、放大、衰減，隔離等措施；被測信號的指標在VXI模塊測量范圍的，在這里經過轉接，送入各個VXI測試采集通道的信號輸入端；指令或控制信號由計算機通過這里分配、調理、轉接發往被測對象。為此我們設計了插卡式的通用信號轉接箱，為不同被測提供了靈活多變的信號轉接模式。被測信號由調理模塊的前面板輸入，通過調理板的調理變換電路后，經通用信號轉接箱的背板及機箱后面板轉接，通過外部電纜送給VXI測控組合中的測試儀器，完成測量。測試信號也可以采用由機箱后面板輸入、前面板輸出的“逆向”轉接調理模式，以縮短轉接電纜的長度。 這里的調理板對用戶而言可以選用標準配置的，也可以根據需要由用戶自行設計調理電路。
適配器作為通用信號轉接箱在處理大功率信號能力的補充，主要用于布放2A 以上的大功率器件的供電與控制電路，在被測對象供電功率和被測信號小于2A的測試系統中，適配器機箱可以省去，被測信號直接分配至通用信號轉接箱的輸入端。
3、通用測試硬件研究
3.1 測試需求分析
針對慣性儀器的測試特點，其測試內容主要包括擴功能測試、調整測試、工藝測試、精度測試四個部分。其中，調整測試和工藝測試是生產過程和總裝測試的主要內容；功能測試和精度測試是儀器出廠和部隊測試的主要內容，也是通用測試的研究重點，其測試項目主要包括以下內容：
1）電源電壓測試、電流測試、頻率測試；
2）陀螺及回路參數檢查；
3）回路前放測試；
4）力矩馬達電流測試；
5）陀螺慣性時間測試；
6）加速度表啟動電流測試；
7）加速度表工作電流測試；
8）加速度表回路前放測試；
9）程序功能檢查；
10）程序機構精度檢查；
11）平臺姿態角比例系數和姿態安全角的測試；
12）動態漂移精度測試；
13）調平精度測試；
14）直流電阻檢查；
15）馬達交流電壓和電流、傳感器激磁電源交流電壓和電流的測試；
16）正、負指令信號輸出檢查；
17）零位輸出電壓測試；
18）靈敏度檢查；
19）輸出特性檢查；
20）極限輸出檢查。
21）捷聯慣性測量組合位置標定；
22）捷聯慣性組合速率標定；
23）溫控系統和溫度狀態監測。
評論