摘  要： 針對履帶式火炮電氣系統(tǒng)中傳統(tǒng)的檢測儀器存在操作復(fù)雜,、故障率高以及裝備笨重、不利于部隊戰(zhàn)場搶修使用等特點,，應(yīng)用成熟可互換性虛擬儀器技術(shù),，設(shè)計開發(fā)出了適合部隊使用的高性能的履帶式火炮電器系統(tǒng)通用檢測設(shè)備。使用結(jié)果表明,，該通用檢測設(shè)備結(jié)構(gòu)輕便,、操作簡單、故障定位耗時短,，不僅提高了平時檢修故障的效率,，而且更適合于戰(zhàn)時火炮裝備快速維修和恢復(fù)戰(zhàn)斗性能。
關(guān)鍵詞： 履帶式火炮,；電氣系統(tǒng),；可互換性；檢測設(shè)備

　履帶式火炮戰(zhàn)術(shù),、戰(zhàn)技性能的優(yōu)劣,，在一定程度上取決于電氣系統(tǒng)。武器系統(tǒng)由作戰(zhàn)裝備和技術(shù)支援兩部分組成,，作戰(zhàn)裝備中電氣系統(tǒng)在提高火炮戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能方面起著重要作用,。要使火炮在戰(zhàn)斗中充分發(fā)揮其威力，不僅依賴于電氣系統(tǒng)性能優(yōu)良和結(jié)構(gòu)完善,，還依賴于對其正確高效的維護和維修[1],。技術(shù)支援裝備中的電氣系統(tǒng)的通用檢測設(shè)備，如示波器和萬用表等,，主要用于履帶式火炮的日常修理和技術(shù)維護,。傳統(tǒng)的通用檢測儀器在部隊使用時存在操作復(fù)雜、故障率高以及裝備笨重,，不利于部隊野戰(zhàn)使用等缺點,，因此需要進行改進。應(yīng)用成熟可互換性虛擬儀器技術(shù)IVI(Interchangeable Virtual Instrument)開發(fā)基于PC總線的電器系統(tǒng)通用檢測設(shè)備，可將多種檢測功能集成于一臺軍用便攜式工控機,，可提高測試系統(tǒng)的可操作性和可互換性,，使系統(tǒng)具有更高的硬件獨立性，減少了軟件維護,。該檢測設(shè)備操作簡單,，精確度高，而且具有模塊化,、通用化,、標準化，以及可擴展性與可升級性的優(yōu)點,，可以很好地替代傳統(tǒng)檢測儀器,，對現(xiàn)役各種型號的履帶式火炮的電氣系統(tǒng)進行技術(shù)檢測。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計
    測試平臺的設(shè)計思想遵循通用化,、標準化,、模塊化的設(shè)計原則，充分利用成熟的硬軟件技術(shù),，構(gòu)建基于PCI總線的卡式虛擬儀器測試平臺,。
1.1 硬件構(gòu)成
    履帶式火炮電氣系統(tǒng)具有多型號、多部件,、綜合化的特點,，并且需要在惡劣的氣候和道路條件下工作[2]。故障發(fā)生率相對較高,，為提高檢測設(shè)備的通用性,，降低研制和使用費用，同時便于檢測設(shè)備的升級換代,，在檢測設(shè)備的硬件設(shè)計中將硬件分為基礎(chǔ)硬件平臺和外圍硬件設(shè)備,。
    系統(tǒng)的基礎(chǔ)硬件平臺選用軍用便攜工控機，內(nèi)插通用PCI板卡和專用儀器板卡組建系統(tǒng),，是測試設(shè)備的核心,，構(gòu)成虛擬儀器的硬件基礎(chǔ)；外圍硬件設(shè)備包括萬用表卡,、示波器卡,、功率計卡、頻率計卡,、信號調(diào)理和接口模塊等,。外圍硬件設(shè)備可根據(jù)檢測具體內(nèi)容進行選配和研制。檢測設(shè)備硬件設(shè)備系統(tǒng)組成如圖1所示,。

1.2 軟件構(gòu)成
    系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu),，在Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下進行研制開發(fā),。主控程序的開發(fā)可以選擇具有強大數(shù)據(jù)庫,、多媒體,、報表管理開發(fā)功能的C++Builder,完成測試結(jié)果的打印、瀏覽,、統(tǒng)計,、增刪和維修指導(dǎo)等功能。待測對象檢測功能的開發(fā)可以選擇在儀器控制,、虛擬面板設(shè)計[3],、硬件訪問方面具有獨特功能的Lab Windows/CVI作為檢測程序開發(fā)工具，也可以用LabVIEW和HP WEE等軟件,?？紤]到IVI驅(qū)動器的開發(fā)，推薦使用LabWindows/CVI,因此它帶有IVI驅(qū)動器開發(fā)的向?qū)Чぞ?。測控軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示,。

    系統(tǒng)采用軍用便攜工控機為載體，集成萬用表卡,、示波器卡,、功率計卡、頻率計卡和信號調(diào)理與接口模塊等硬件組成,。軍用便攜工控機選用國產(chǎn)機可以滿足要求,，而各種PCI卡根據(jù)帶寬、精度等要求優(yōu)先選用國產(chǎn)卡,，如有特殊要求的可以選用NI,、HPP等公司的產(chǎn)品。信號調(diào)理和接口模塊要針對火炮待測信號要求選擇,，一般是自主研制開發(fā),。
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計
    系統(tǒng)測控軟件應(yīng)符合通用化、組合化的設(shè)計原則,，滿足軟件重用性,、儀器無關(guān)性[4]、功能擴展性以及版本升級,、跨平臺運行的要求,。為達到模塊化、通用化的要求,，系統(tǒng)開發(fā)受控于數(shù)據(jù)庫的通用檢測平臺,，通過對數(shù)據(jù)庫的操作實現(xiàn)對測試項目的選擇和對測試流程的控制，進而實現(xiàn)軟件的高效開發(fā),、使用和維護,。系統(tǒng)的軟件組成包括主控程序模塊、測試功能模塊庫、交互功能模塊庫,、文檔庫,、功能模塊庫以及在線幫助等，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示,。

    軟件設(shè)計的核心部分是編寫測試單元需要完成的測試功能函數(shù),，即針對所用的模塊編寫功能模塊，當用到新的模塊,，再編寫新的函數(shù),，然后添加到測試功能模塊庫中。這樣,，隨著組件系統(tǒng)的增加,，函數(shù)也隨之增加，減少組件系統(tǒng)軟件的工作量,。
3 測試功能模塊的IVI程序開發(fā)
    測試功能模塊對PCI板卡進行控制和通信,，是實現(xiàn)整個系統(tǒng)硬件可互換性的關(guān)鍵。用LabWindows/CVI開發(fā)測試功能模塊,，系統(tǒng)儀器選用美國NI公司NI-DMM4060和NI-SCOPE5112兩塊PCI板卡以及其他板卡,。應(yīng)用NI開發(fā)的IVI驅(qū)動程序庫，可以方便地開發(fā)出測試功能模塊,。IVI程序開發(fā)可以簡化為配置系統(tǒng)和編寫程序,。
3.1 配置系統(tǒng)
    使用MAX(Measurement&Automation Explorer)對系統(tǒng)進行配置，使用儀器類驅(qū)動器可以與專用儀器驅(qū)動通信,。主要是配置邏輯名稱（logicnane）,定位特定儀器驅(qū)動器[5],。當系統(tǒng)安裝新的儀器驅(qū)動器時，IVI專用驅(qū)動器信息,、位置信息和儀器物理硬件地址信息將更新,。更新儀器就只需要修改與所定義的邏輯名稱相關(guān)聯(lián)的專用驅(qū)動器。
3.2 編寫程序
    系統(tǒng)配置完成后,，就可以調(diào)用IVI類驅(qū)動,，編寫與儀器硬件完全獨立的測試程序。例如,，用DMM進行測量,，系統(tǒng)調(diào)用如下程序：
    IviDmm-Initialize(“DMM”,VI-TRUE,VI-TRUE,&
dmmHandle)；
    IviDmm-ConfigureMeasurement
    (dmmHandle,IVIDMM-VAL-DC-VOLTS,，
    IVIDMM-VAL-AUTO-RANGE-ON,0.001),；
    IviDmm-ConfigureTrigger(dmmHandle,IVIDMM-VAL-
IMMEDIATE,0.00)；
    IviDmm-Read(dmmhandle,500,&reading),；
    初始化DMM時,，儀器類驅(qū)動器在MAX中為DMM尋入口,，自動尋找到專用驅(qū)動器，動態(tài)地載入內(nèi)存,，定位類驅(qū)動器的函數(shù)指針到專用驅(qū)動器DLL中的相應(yīng)函數(shù),。從該點開始，類驅(qū)動函數(shù)直接轉(zhuǎn)到同一函數(shù)的專用驅(qū)動器,，執(zhí)行實際儀器的輸入/輸出,。
    基于互換性虛擬儀器開發(fā)履帶式火炮電氣系統(tǒng)通用檢測設(shè)備,，利用IVI技術(shù)高執(zhí)行性,、開發(fā)靈活性、仿真特性及可互換性,，以縮短開發(fā)時間,、降低開發(fā)費用、提高整個系統(tǒng)的可互換性和可升級性,，為系統(tǒng)的升級和硬件更換提供了寬裕的空間,。在測試項目增加或者硬件升級時，不需要改變測試程序代碼,，可以獲得很好的可移植性,。
參考文獻
[1] 張培林，孔慶春,，邢洪河.某型自行榴彈炮部隊修理技術(shù)規(guī)程（電器設(shè)備與輔助系統(tǒng)）[S].中國人民解放軍總參謀部兵種部部標準,，1998.
[2] 張晶.某型自行火炮綜合電氣系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)[J]. 兵工自動化，2010,，29（3）：58-58.
[3] 楊鎖昌,，孟晨，黃考利.儀器無關(guān)測試系統(tǒng)IVI配置文件的管理[J].計算機自動測量與控制,，2001,，9（4）：4-6.
[4] 馬洪斌，杜海文,，孟領(lǐng)坡.基于虛擬儀器的武器系統(tǒng)集成檢測系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機工程與設(shè)計,，2003，24（1）：54-64.
[5] 王磊,，黃建國.運用虛擬儀器開發(fā)平臺完成虛擬儀器電氣設(shè)備檢測系統(tǒng)[J].電子測試,，2006，24(12)：78-79.