摘 要： 針對履帶式火炮電氣系統中傳統的檢測儀器存在操作復雜、故障率高以及裝備笨重、不利于部隊戰場搶修使用等特點，應用成熟可互換性虛擬儀器技術，設計開發出了適合部隊使用的高性能的履帶式火炮電器系統通用檢測設備。使用結果表明，該通用檢測設備結構輕便、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，而且更適合于戰時火炮裝備快速維修和恢復戰斗性能。
關鍵詞： 履帶式火炮；電氣系統；可互換性；檢測設備
履帶式火炮戰術、戰技性能的優劣，在一定程度上取決于電氣系統。武器系統由作戰裝備和技術支援兩部分組成，作戰裝備中電氣系統在提高火炮戰術技術性能方面起著重要作用。要使火炮在戰斗中充分發揮其威力，不僅依賴于電氣系統性能優良和結構完善，還依賴于對其正確高效的維護和維修[1]。技術支援裝備中的電氣系統的通用檢測設備，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維護。傳統的通用檢測儀器在部隊使用時存在操作復雜、故障率高以及裝備笨重，不利于部隊野戰使用等缺點，因此需要進行改進。應用成熟可互換性虛擬儀器技術IVI(Interchangeable Virtual Instrument)開發基于PC總線的電器系統通用檢測設備，可將多種檢測功能集成于一臺軍用便攜式工控機，可提高測試系統的可操作性和可互換性，使系統具有更高的硬件獨立性，減少了軟件維護。該檢測設備操作簡單，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點，可以很好地替代傳統檢測儀器，對現役各種型號的履帶式火炮的電氣系統進行技術檢測。
1 系統總體設計
測試平臺的設計思想遵循通用化、標準化、模塊化的設計原則，充分利用成熟的硬軟件技術，構建基于PCI總線的卡式虛擬儀器測試平臺。
1.1 硬件構成
履帶式火炮電氣系統具有多型號、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]。故障發生率相對較高，為提高檢測設備的通用性，降低研制和使用費用，同時便于檢測設備的升級換代，在檢測設備的硬件設計中將硬件分為基礎硬件平臺和外圍硬件設備。
系統的基礎硬件平臺選用軍用便攜工控機，內插通用PCI板卡和專用儀器板卡組建系統，是測試設備的核心，構成虛擬儀器的硬件基礎；外圍硬件設備包括萬用表卡、示波器卡、功率計卡、頻率計卡、信號調理和接口模塊等。外圍硬件設備可根據檢測具體內容進行選配和研制。檢測設備硬件設備系統組成如圖1所示。
1.2 軟件構成
系統軟件采用模塊化結構，在Windows操作系統環境下進行研制開發。主控程序的開發可以選擇具有強大數據庫、多媒體、報表管理開發功能的C++Builder,完成測試結果的打印、瀏覽、統計、增刪和維修指導等功能。待測對象檢測功能的開發可以選擇在儀器控制、虛擬面板設計[3]、硬件訪問方面具有獨特功能的Lab Windows/CVI作為檢測程序開發工具，也可以用LabVIEW和HP WEE等軟件。考慮到IVI驅動器的開發，推薦使用LabWindows/CVI,因此它帶有IVI驅動器開發的向導工具。測控軟件系統結構如圖2所示。
系統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、頻率計卡和信號調理與接口模塊等硬件組成。軍用便攜工控機選用國產機可以滿足要求，而各種PCI卡根據帶寬、精度等要求優先選用國產卡，如有特殊要求的可以選用NI、HPP等公司的產品。信號調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。
2 系統軟件設計
系統測控軟件應符合通用化、組合化的設計原則，滿足軟件重用性、儀器無關性[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，系統開發受控于數據庫的通用檢測平臺，通過對數據庫的操作實現對測試項目的選擇和對測試流程的控制，進而實現軟件的高效開發、使用和維護。系統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，其結構框圖如圖3所示。
軟件設計的核心部分是編寫測試單元需要完成的測試功能函數，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，然后添加到測試功能模塊庫中。這樣，隨著組件系統的增加，函數也隨之增加，減少組件系統軟件的工作量。
3 測試功能模塊的IVI程序開發
測試功能模塊對PCI板卡進行控制和通信，是實現整個系統硬件可互換性的關鍵。用LabWindows/CVI開發測試功能模塊，系統儀器選用美國NI公司NI-DMM4060和NI-SCOPE5112兩塊PCI板卡以及其他板卡。應用NI開發的IVI驅動程序庫，可以方便地開發出測試功能模塊。IVI程序開發可以簡化為配置系統和編寫程序。
3.1 配置系統
使用MAX(Measurement&Automation Explorer)對系統進行配置，使用儀器類驅動器可以與專用儀器驅動通信。主要是配置邏輯名稱（logicnane）,定位特定儀器驅動器[5]。當系統安裝新的儀器驅動器時，IVI專用驅動器信息、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聯的專用驅動器。
3.2 編寫程序
系統配置完成后，就可以調用IVI類驅動，編寫與儀器硬件完全獨立的測試程序。例如，用DMM進行測量，系統調用如下程序：
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，儀器類驅動器在MAX中為DMM尋入口，自動尋找到專用驅動器，動態地載入內存，定位類驅動器的函數指針到專用驅動器DLL中的相應函數。從該點開始，類驅動函數直接轉到同一函數的專用驅動器，執行實際儀器的輸入/輸出。
基于互換性虛擬儀器開發履帶式火炮電氣系統通用檢測設備，利用IVI技術高執行性、開發靈活性、仿真特性及可互換性，以縮短開發時間、降低開發費用、提高整個系統的可互換性和可升級性，為系統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規程（電器設備與輔助系統）[S].中國人民解放軍總參謀部兵種部部標準，1998.
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[3] 楊鎖昌，孟晨，黃考利.儀器無關測試系統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，孟領坡.基于虛擬儀器的武器系統集成檢測系統設計[J].計算機工程與設計，2003，24（1）：54-64.
[5] 王磊，黃建國.運用虛擬儀器開發平臺完成虛擬儀器電氣設備檢測系統[J].電子測試，2006，24(12)：78-79.