工控自动化应用方案：先进成熟的专用军工靶场测试系统

☆ 前言：

军工靶场动态信号参数测试涉及枪炮膛压、战斗部冲击波超压、破片初速、速度降、末速、破片速度分布等多个方面，测试工作技术含量大，对测试系统指标要求高，要求测试系统具有多通道同步高速数据采集、大容量存储、时域频域分析、适应多种环境条件、可靠性高等特性。

☆  测试要求：

◆      便携式主机，集成度高，抗振、抗电磁干扰性强，便于现场试验；

◆      多通道同步高速数据采集系统及高速定时/计数测速系统，用于靶场枪炮膛压、战斗部冲击波超压、破片初速、速度降、末速、破片速度分布相关参数测试；

◆      要同其它测控设备生产厂家的前端调理系统和谐配套，并根据前端调理系统的设置，完成工程标定等参数转换；

◆      提供技术先进、质量可靠、工艺成熟的硬件产品；

◆      在虚拟仪器应用软件中集成靶场动态信号参数专用测试及算法模块；

◆      用户指定格式的测试报告能够自动生成，并可以进行后期编辑。

☆  系统功能特点：

◆      该系统为便携式高速数据采集及靶场动态信号自动化测试系统，选用PXI或PCI总线测试平台，采用多通道并行数据采集技术、高速定时/计数技术及虚拟仪器软件技术，能够完成包含内、外弹道测试的军工靶场枪炮膛压P-T曲线、战斗部冲击波超压P-T曲线、破片初速、速度降、末速、破片速度分布等高速动态信号的采集记录及数据的分析、处理；

◆      能够进行用户指定格式的测试报告自动生成，所有数据和图形可以直接发送到word中供用户自行编辑；

◆      具备抗振、抗冲击、电磁屏蔽等多项保护措施，整机轻巧便携，能够适应野外现场试验要求；

◆      可同其它测控设备生产厂家的前端调理系统和谐配套，能够根据前端调理系统的设置，完成工程标定等参数转换，直接得到物理量真实值；

◆      系统软件提供硬件智能识别、自校准、自动检测报警、控制采集、工程标定、波形实时显示、读取数据、数据处理、存盘、打印及通讯功能；

◆      系统软件内嵌军工靶场动态参数专用测试及算法模块，即可面向通用领域，又可实现靶场专业试验测试要求。

☆  系统结构：

◆      系统结构框图如下所示：

◆      系统结构说明及产品选型：

整套系统由TDEC多个PXI-50612/PCI-50612数据采集模块/卡、PXI-6432TC超高速定时/计数器模块、UDAQ-50612便携式数据采集器、TP-5609DH/TP-5610DH多通道电荷放大器、靶网测速转换器与便携式PXI/PCI机箱硬件平台有机集成而构成，根据测试要求的不同，可以选用上述不同的测试模块，在TopView2000虚拟仪器应用软件及军工靶场动态参数测试软件模块的控制管理下，将前端不同类型的传感器传来的电压信号进行多通道高速并行同步A/D变换，转换为数字量存入计算机供用户处理分析，同时输出试验结果。根据所选用配套产品的不同组合方案，可进行下列军工靶场动态参数的测试：

●  初速测试：

可选产品：

①      多通道PXI-50612数据采集模块+便携式PXI机箱硬件平台+靶网测速转换器+TopView2000虚拟仪器应用软件（含靶场专用软件模块）

②      多通道PCI-50612数据采集卡+便携式工控机硬件平台+靶网测速转换器+TopView2000虚拟仪器应用软件（含靶场专用软件模块）

●  战斗部超压测试：

可选产品：

①      多通道PXI-50612数据采集模块+ TP-5609DH/TP-5610DH多通道电荷放大器+便携式PXI机箱硬件平台+TopView2000虚拟仪器应用软件（含靶场专用软件模块）

②      多通道PCI-50612数据采集卡+ TP-5609DH/TP-5610DH多通道电荷放大器+便携式工控机硬件平台+ TopView2000虚拟仪器应用软件（含靶场专用软件模块）

③      UDAQ-50612便携式数据采集器+笔记本电脑+TopView2000虚拟仪器应用软件（含靶场专用软件模块）

●  破片速度分布测试：

可选产品：

①      多通道PXI-50612数据采集模块+便携式PXI机箱硬件平台+靶网测速转换器+TopView2000虚拟仪器应用软件（含靶场专用软件模块）

②      多通道PCI-50612数据采集卡+便携式工控机硬件平台+靶网测速转换器+TopView2000虚拟仪器应用软件（含靶场专用软件模块）

●  膛压测试：

可选产品：

①      多通道PXI-50612数据采集模块+TP-5609DH/TP-5610DH多通道电荷放大器+便携式PXI机箱硬件平台+TopView2000虚拟仪器应用软件

②      多通道PCI-50612数据采集卡+TP-5609DH/TP-5610DH多通道电荷放大器+便携式工控机硬件平台+ TopView2000虚拟仪器应用软件

③      UDAQ-50612便携式数据采集器+笔记本电脑+TopView2000虚拟仪器应用软件

●  末速测试：

可选产品：

多通道PXI-6432TC超高速定时/计数器模块+便携式PXI机箱硬件平台+TC Manage控制台软件

●  速度降测试：

可选产品：

①      多通道PXI-50612数据采集模块+便携式PXI机箱硬件平台+ UDAQ-50612便携式数据采集器+靶网测速转换器+TopView2000虚拟仪器应用软件（含靶场专用软件模块）

②      多通道PCI-50612数据采集卡+便携式工控机硬件平台+ UDAQ-50612便携式数据采集器+靶网测速转换器+TopView2000虚拟仪器应用软件（含靶场专用软件模块）

③      多通道PXI-6432TC超高速定时/计数器模块+便携式PXI机箱硬件平台+TC Manage控制台软件

☆  系统软件：

◆      TopView2000虚拟仪器应用软件：

TDEC数据采集模块、卡、便携式采集器配套虚拟仪器应用软件，提供硬件智能识别、控制采集、工程标定、波形实时显示、读取数据、数据处理、存盘、打印及通讯功能；测试报告自动生成；自动校准，自动检测报警；所有数据和图形可以直接发送到word中供用户自行编辑；具备全中文在线帮助，操作直观、便捷；支持WIN98/2K/XP操作系统。

◆      TC Manage控制台软件：

TDEC PXI-6432TC超高速定时/计数器模块配套控制台软件，提供了图形化、人性化的控制界面；控制多种触发模式和计数模式；各通道状态直观显示，计数结果和时间测试结果直接显示；用户可以很方便地进行各种参数的设置及结果查看，操作直观、便捷。支持Win98/2000/XP操作系统。

◆      军工靶场动态参数专用测试及算法模块：

●  基于TopView2000，集成军工靶场初速测试、超压测试、破片速度分布测试试验算法模块，成为一个即可面向通用领域的虚拟仪器软件，又可实现专业试验要求的综合高性能软件系统；

●  软件具有可扩展性，能够方便地增加新功能模块，根据不同的试验算法输出相应结果；

●  软件具有模块化特性，可灵活配置，用户可根据自身需求选择所需要的试验功能模块；

●  以试验为单位进行管理，试验前可进行试验设置，设置完成后可保存为项目配置文件供重复调用；

●  可对试验进行分组管理，同时进行枪弹、炮弹不同试验项目的数据采集；

●  自动计算平均速度、初速、超压、速度分布、膛压、标准差、极差等参数值；自动剔除用户事先设定范围内的无效数据，用户也可手动剔除无效数据，使之不参与测试结果的计算；

●  自动生成用户指定格式的试验报告，包括测试波形曲线图、相关测试参数数据表格、计算结果及试验相关信息等，且可在MS-Word中进行重排版和文字编辑；

●  所有测试波形曲线、计算结果等信息可以保存为文件格式供用户重复调用及分析处理。

☆  部分专用测试及算法模块软件界面图：

☆  测试波形图举例：

下图为通过我公司靶场动态信号测试系统测得的军工靶场战斗部冲击波超压测试实测曲线图，通过系统软件发送到MS-Word中自动生成（相关单位隐去），软件还可精确判读出图中红色圆圈范围内的超压参数值（用户所关心的测试结果）；同时还可以将与该波形曲线相关的测试参数表格发送到MS-Word中供用户排版、编辑以及生成测试报告。

☆  硬件配置及主要技术指标：

◆      便携式PXI/PCI机箱硬件平台，支持TCP/IP网络数据传输及远程控制

◆      PXI/PCI-50612数据采集模块/卡

◆      UDAQ-50612便携式数据采集器

◆      PXI-6432TC 250MHz 超高速定时/计数器模块

◆      TP-5609DH/TP-5610DH多通道电荷放大器

◆      并行采集通道数：16～32CH

◆      多通道并行同步数据采集

◆      每通道最高采样率：50MSps，向下可程控分18档

◆      分辨率：12Bit

◆      每通道缓存深度：8～16M字节

◆      每通道量程：±100mV～±20V，八档程控

◆      通道带宽：0～10MHz

◆      触发方式：内、外、手动、强制触发多种模式

☆  结束语：

军工靶场测试现场是一个振动大、干扰大、噪音大、危险性大的试验场所，如果靠过去的传统仪器一次性完成上述各种参数测试，不但困难，而且操作复杂，准备工作烦琐，易出错，可靠性和准确性差。采用了本系统后，大大减少了用户的工作量，提高了工作效率和测试的准确性、可靠性。通过实践检验，本系统已在国内多家军工靶场及相关院校配置，并在多个重大军工试验项目中得到了成功的应用，系统各项指标功能完全满足军工靶场动态信号的多种测试要求，同时在便携性、抗振动、抗电磁干扰、工作可靠性等方面也具有极大优势，各测试功能模块组合灵活，贴近用户实际需要，非常适合各种规模的军工单位靶场测试使用。