摘 要:为解决某弹药储存质量状况的检测问题,基于PXI总线和虚拟仪器的设计思想,构建基于虚拟仪器软件LabWindows/CVI的测试软件,设计并实现了一种新型的检测系统,介绍了它的基本结构、检测原理、硬件和测试软件。与传统测试系统相比,它具有高速度、高效率、多功能、易操作等优点,可达到预期效果,对弹药的保障具有重大意义。关键词:PXI总线; 虚拟仪器; 数据采集; LabWindows/CVI
中图分类号:TN919; TP216文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2010)15-0050-02
PXI-based Test System for Storage Quality of Certain Ammunition
REN Bo-feng, CHEN Lei, ZHANG Zhi-wei, ZHANG Xue-peng
(Department of Ammunition Engineering, Ordance Engineering College, Shijiazhuang 050003, China)
Abstract: In order to resolve the problems of storage quality of certain ammunition, a test software based on virtual instrument software LabWindows/CVI is developed and a novel test system based on PXI bus is designed and implemented. The basic configuration, test principle, hardware and test software of this system are introduced. Compared with the traditional testing methods, the system, which has the characteristics of high speed, high efficiency, multi-function and is easy to use, achieves the expected purpose and has a great significance in ammunitions support.Keywords: PXI bus; virtual instrument; data acquisition; LabWindows/CVI
0 引 言
某弹药是一种能够自动进行目标攻击的弹药。其中的电子元件、光电元件、火工品等具有一定的时效性,在储存过程中,由于震动、温度变化及内部应力变化等因素,造成其主要性能指标发生变化,直接影响弹药的作战效能[1]。
因此,必须对其储存质量状况进行定期检测,以检验其是否满足技术指标要求。目前由于该新型弹药列装部队年限较短,尚无相应的储存检测系统。为此,基于PXI(PCI eXtensions for Instrumentation,PCI在仪器领域的扩展)[2]总线和虚拟仪器的设计思想,研制了一种新型的检测系统,论述了该系统的基本结构、硬件、测试软件和检测原理。
1 检测系统基本结构及检测原理
1.1 基本结构
从结构上来说检测系统包括硬件设备和软件控制两部分。根据被测弹药各种测试参数的要求,综合各种因素,本系统采用美国NI公司的PXI产品作为系统采集设备来构建检测系统的硬件平台,并通过运用虚拟仪器软件LabWindows/CVI编写测试软件,完成检测数据的采集、分析处理、结果显示、报表生成,最后由打印机将检测结果打印出来,系统结构如图1所示。
图1 系统结构示意图
1.2 检测原理
该弹药中需要检测的有电压、电流、辐射能量和频率信号。检测系统工作时,计算机按照测试流程,从电源开始供电时作为计时零点,通过数据采集卡依次采集弹药测试点与相应的信号通道的信号,实时监测被测点的工作状态,同时由计时模块记录相关信号的时间,并送入计算机进行处理,经过测试软件的分析计算和比较判断,最后显示检测结果。当需要检测同一点位的多个不同状态指标时(电压、电流、频率),可以将信号分成多路,分别输入到相应的测试通道进行检测;对于需要信号源提供外部激励信号进行检测的部件时,通过控制函数发生器,向测试通道施加外部激励信号,同时检测该通道的信号响应[3]。
2 检测系统的硬件
检测系统硬件包括工控机、PXI模块、信号转接模块、电源模块和电缆。PXI总线最主要的电气规范由PCI总线发展而来,环境适应性强[4]。PXI模块主要采用了美国NI公司的基于PXI总线的M系列6251板卡、PXI-PCI8336 MXI-4控制套件、PXI-4070数字万用表和PXI-6562函数发生器。计算机选用研华科技有限公司生产的工控机,经由MXI-4控制套件建立起PCI总线与PXI总线之间的联系,通过各个功能卡及总线,完成信号的采集。
M6251板卡集成了模拟输入、模拟输出、计数器/ 定时器和数字I/O,能提供16路单端、8路差分模拟量输入通道、2路模拟输入通道以及24路数字量输入和输出通道,最大转换采样速率为1.25 MSPS,输入量程±10 V,其主要任务是与PXI-4070数字万用表配合使用采集待测信号,在开始采集的同时多功能数据采集卡内部计数器开始计时,将采集到的信息送入计算机,根据不同的需要由计算机进行相应的计算和处理,完成弹药的电参数和时序检测。在采集信号前需要信号调理器对某些信号进行衰减或放大,以保证其在数据采集卡的允许范围之内。
检测是属于静态测试,部分元件是不工作的,所以有些待检测信号需要系统提供激励信号来产生[5]。此时,通过MXI-4控制器控制函数发生器模块,向测试通道施加外部激励信号,经数据采集卡采集响应信号,送入计算机进行相应处理。信号转接模块用来完成专用接口和通用接口的转接。在用系统检测时,该弹药上的电源没有激活,需要外部提供26~36 V直流电压给待检测弹药。系统采用DH1718G-4直流稳压源代替弹载电源,此电源有0~36 V可调直流电压输出。检测系统硬件组成如图2所示。
图2 检测系统硬件组成框图
3 检测系统测试软件
虚拟仪器是综合运用了计算机技术、数字信号处理技术、标准总线技术和软件技术,代表了测量仪器与自动测试系统的发展方向[6]。虚拟仪器软件LabWindows/CVI功能强大、使用灵活,基于C语言平台用于数据采集、分析和表达的测控专业工具有机的结合起来。它的集成化开发环境、交互式编程方法和丰富的库函数大大增强了C语言的功能,是专门为最大化工程师们的工作效率而设计的[7]。检测软件用LabWindows/CVI软件编写,在Windows XP系统下工作。配套软件包括:各模块驱动程序、设备自检标校软件、单元/整体测试软件和系统管理软件等[8]。整个软件系统设计分为人机界面、数据采集与处理、系统控制3个模块,如图3所示。检测时首先通过在前台人机界面的操作,输入要测试的相关信息,形成测试流程并调用相应子程序来控制系统进行数据采集,然后将采集到的数据进行分析处理,最后将处理后的最终结果生成报表存档[9]。该检测系统的测试流程如图4所示。
图3 测试系统软件框图
图4 检测系统的测试流程图
4 结 语
该检测系统基于 PXI 总线,通过虚拟仪器软件LabWindow/CVI编程,设计的检测系统具有高速度、高效率、多功能、易操作等优点,方便以后的维护,降低了成本,缩短了开发周期[10]。与此同时,该系统采用了通用的测试平台组建数据采集系统,具有灵活、升级容易、生命力强的特点,可以通过开发出相应的信号转接箱和测试软件,来扩展其检测功能。
参考文献
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