本發(fā)明涉及一種基于pxi總線的遙測系統(tǒng)外接口通用等效器，屬于運(yùn)載火箭測量系統(tǒng)測試領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

當(dāng)前運(yùn)載火箭遙測系統(tǒng)的外接口一般指與控制系統(tǒng)、利用系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)等其他電氣系統(tǒng)的電氣接口。該接口測試一般分別采用交直流、指令、數(shù)字量等類型的信號測試臺進(jìn)行獨(dú)立測試，效率低下、自動化程度低、通用性差、成本高。也有部分高校開始研究等效器，如2015年第8期的儀器儀表裝置中給出了一種等效器，主要包括雙模通信接口板、背板、模擬信號板、指令信號板、數(shù)字量信號板、脈沖信號板，實(shí)現(xiàn)外系統(tǒng)等效器的信號源功能。該等效器本質(zhì)上是所有類型的信號集成到一個(gè)設(shè)備中，若擴(kuò)展到其他型號，由于資源與點(diǎn)位不可擴(kuò)展，只有工控機(jī)不變，信號源設(shè)備仍然需要重新生產(chǎn)，不具備靈活、通用易擴(kuò)展特點(diǎn)，同時(shí)也存在架構(gòu)速率低、擴(kuò)展性差、維護(hù)成本高等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于pxi總線的遙測系統(tǒng)外接口通用等效器，提高了測試的自動化程度和效率，降低了測試和維護(hù)成本，可靈活擴(kuò)展適用于多型號測試。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種基于pxi總線的遙測系統(tǒng)外接口通用等效器，包括pxi儀器組合模塊、信號調(diào)理組合模塊以及接口適配器；

pxi儀器組合模塊包括零槽控制器、萬用表板卡、多路復(fù)用板卡、d/a板卡、繼電器板卡、fpga板卡以及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器板卡；

零槽控制器：控制pxi儀器組合模塊中各個(gè)板卡的啟動，向相應(yīng)板卡輸出遙測系統(tǒng)對外接口功能的預(yù)期設(shè)計(jì)值，接收來自遙測系統(tǒng)反饋的數(shù)據(jù)，通過比對預(yù)期設(shè)計(jì)值和遙測系統(tǒng)反饋的數(shù)據(jù)，判斷遙測系統(tǒng)對外接口功能的設(shè)計(jì)是否正確；

d/a板卡：啟動后，接收零槽控制器輸出的遙測系統(tǒng)交直流模擬量參數(shù)預(yù)期設(shè)計(jì)值，將其轉(zhuǎn)換為模擬量源信號，輸出給信號調(diào)理組合模塊和多路復(fù)用板卡；

多路復(fù)用板卡：將來自d/a板卡的模擬量源信號轉(zhuǎn)發(fā)給萬用表板卡；

萬用表板卡：測量來自多路復(fù)用板卡的模擬量源信號對應(yīng)的實(shí)際電壓值；

繼電器板卡：啟動后，接收零槽控制器輸出的遙測系統(tǒng)指令參數(shù)預(yù)期設(shè)計(jì)值，將其轉(zhuǎn)換為指令源信號，輸出給信號調(diào)理組合模塊；

fpga板卡：啟動后，接收零槽控制器輸出的遙測系統(tǒng)數(shù)字量參數(shù)預(yù)期設(shè)計(jì)值，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量源信號，輸出給信號調(diào)理組合模塊；

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器板卡：啟動后，接收零槽控制器輸出的遙測系統(tǒng)相序信號預(yù)期設(shè)計(jì)值，將其轉(zhuǎn)換為相序源信號，輸出給信號調(diào)理組合模塊；

信號調(diào)理組合模塊：分別將接收到的模擬量源信號、指令源信號、數(shù)字量源信號以及相序源信號調(diào)理至模擬量信號、指令信號、數(shù)字量信號以及相序信號，使每路信號的電壓和驅(qū)動能力滿足遙測系統(tǒng)要求，并將調(diào)理后的信號輸出給接口適配器；

接口適配器：將來自信號調(diào)理組合模塊的模擬量信號、指令信號、數(shù)字量信號以及相序信號轉(zhuǎn)發(fā)給遙測系統(tǒng)相應(yīng)的對外接口。

所述信號調(diào)理組合模塊包括d/a調(diào)理子模塊、繼電器調(diào)理子模塊、fpga調(diào)理子模塊以及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器調(diào)理子模塊。

所述d/a調(diào)理子模塊包括運(yùn)算放大器a、運(yùn)算放大器b、電阻r1、電阻r2、電阻r3、電阻rf，電阻r1的一端連接模擬量源信號，另一端同時(shí)與運(yùn)算放大器a的反相輸入端以及電阻rf的一端連接，電阻rf的另一端與運(yùn)算放大器a的輸出端連接，運(yùn)算放大器a的正相輸入端通過電阻r3接地，運(yùn)算放大器a的輸出端通過電阻r2與運(yùn)算放大器b的正相輸入端連接，運(yùn)算放大器b的反相輸入端與輸出端連接，同時(shí)運(yùn)算放大器b的輸出端與接口適配器連接。

所述繼電器調(diào)理子模塊包括帶電指令調(diào)理子模塊和不帶電指令調(diào)理子模塊，所述帶電指令調(diào)理子模塊由一個(gè)28v電源組成，28v電源正端與繼電器板卡一端連接，繼電器板卡另一端與接口適配器連接，28v電源負(fù)端通過接口適配器與遙測系統(tǒng)連接；不帶電指令調(diào)理子模塊直接將繼電器板卡兩端與遙測系統(tǒng)連接。

所述fpga調(diào)理子模塊由54ls06反相緩沖器芯片組成，54ls06反相緩沖器芯片的輸入端與數(shù)字量源信號連接，54ls06反相緩沖器芯片的輸出端與接口適配器連接。

所述定時(shí)器/計(jì)數(shù)器調(diào)理子模塊有三個(gè)54ls06芯片組成，每路相序源信號的正端通過54ls06芯片與接口適配器連接，負(fù)端直接與遙測系統(tǒng)連接。

所述接口適配器包括電阻r4、電阻r5、電阻r6、三個(gè)阻值相同的電阻r7；

電阻r4與d/a調(diào)理子模塊的輸出端連接，電阻r5與繼電器板卡連接，電阻r6與fpga調(diào)理子模塊的輸出端連接；每個(gè)電阻r7與定時(shí)器/計(jì)數(shù)器調(diào)理子模塊的一個(gè)輸出端連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明采用通用平臺加專用適配器架構(gòu)，其中通用平臺輸出模擬量、指令、數(shù)字量以及相序等信號，而接口適配器則根據(jù)各個(gè)型號接口連接器類型及物理定義進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)，將通用平臺的信號進(jìn)行裁減與轉(zhuǎn)接，實(shí)現(xiàn)了對遙測系統(tǒng)對外接口的統(tǒng)一測試。

(2)由于采用pxi總線儀器組合模塊作為通用平臺核心設(shè)備，其數(shù)量眾多的貨架產(chǎn)品資源是實(shí)現(xiàn)低成本的因素之一，因此該通用平臺是實(shí)現(xiàn)自動化測試與低維護(hù)成本的手段。而通過相應(yīng)型號接口適配器即可滿足不同型號測試要求。

(3)本發(fā)明能夠一次連接完成全部對外接口的測試,測試流程自動執(zhí)行,測試數(shù)據(jù)自動判讀,無須人工干預(yù)，極大提高了測試效率。通過通用平臺的誰及，覆蓋多型號狀態(tài),能動態(tài)應(yīng)對箭上狀態(tài)的調(diào)整，具有較高靈活性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明通用等效器組成框圖；

圖2為d/a調(diào)理子模塊電路圖；

圖3為繼電器帶電調(diào)理子模塊電路圖；

圖4為繼電器不帶電調(diào)理子模塊電路圖；

圖5為fpga調(diào)理子模塊電路圖；

圖6為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器調(diào)理子模塊電路圖。

具體實(shí)施方式

針對現(xiàn)在多型號遙測系統(tǒng)外接口測試設(shè)備種類多，擴(kuò)展性差、成本高等特點(diǎn)，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種基于pxi總線的遙測系統(tǒng)外接口通用等效器，可靈活擴(kuò)展適用于多型號測試，運(yùn)載火箭遙測系統(tǒng)在進(jìn)行分系統(tǒng)測試時(shí)，本發(fā)明的通用等效器模擬發(fā)送外接口信號給遙測系統(tǒng)，通過回讀并解析遙測數(shù)據(jù)包，判讀遙測系統(tǒng)對外接口的測量功能是否正確。

如圖1所示，本發(fā)明包括pxi儀器組合模塊、信號調(diào)理組合模塊以及接口適配器。pxi儀器組合模塊包括零槽控制器、萬用表板卡、多路復(fù)用板卡、d/a板卡、繼電器板卡、fpga板卡以及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器板卡。

其中pxi儀器組合模塊和信號調(diào)理組合模塊為通用平臺，接口適配器為型號專用部分，本發(fā)明等效器工作方式為通過軟件控制pxi儀器組合模塊上d/a板卡、fpga板卡、繼電器板卡、定時(shí)器板卡配置與輸出大小，其中d/a板卡輸出交直流模擬量電壓信號、fpga板卡輸出數(shù)字量信號、繼電器板卡輸出開關(guān)等信號、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器板卡輸出方波信號，經(jīng)過信號調(diào)理組合模塊與接口適配器，模擬外系統(tǒng)的交直流、指令、數(shù)字量、相序等信號，通過外系統(tǒng)接口接入遙測系統(tǒng)。

零槽控制器：控制pxi儀器組合模塊中各個(gè)板卡的啟動，向相應(yīng)板卡輸出遙測系統(tǒng)對外接口功能的預(yù)期設(shè)計(jì)值，接收來自遙測系統(tǒng)反饋的數(shù)據(jù)，通過比對預(yù)期設(shè)計(jì)值和遙測系統(tǒng)反饋的數(shù)據(jù)，判斷遙測系統(tǒng)對外接口功能的設(shè)計(jì)是否正確。如向d/a板卡輸出1v電壓，采集遙測系統(tǒng)回傳數(shù)據(jù)，如果回傳為1v(或者有偏差，但是在允許范圍內(nèi))，則認(rèn)為交直流參數(shù)采集功能正確，否則不正確。

d/a板卡：啟動后，接收零槽控制器輸出的遙測系統(tǒng)交直流模擬量參數(shù)預(yù)期設(shè)計(jì)值(通過軟件可在線控制d/a口輸出信號波形、頻率、大小，實(shí)現(xiàn)類似于陀螺電壓、激磁電壓等信號的模擬)，將其轉(zhuǎn)換為模擬量源信號，輸出給信號調(diào)理組合模塊和多路復(fù)用板卡。

多路復(fù)用板卡：將來自d/a板卡的模擬量信號轉(zhuǎn)發(fā)給萬用表板卡。萬用表板卡：測量來自多路復(fù)用板卡的模擬量信號對應(yīng)的實(shí)際電壓值，比對模擬量信號預(yù)期設(shè)計(jì)值和實(shí)際電壓值之間的差值，可用于對模擬量信號的自檢與校準(zhǔn)。

繼電器板卡：啟動后，接收零槽控制器輸出的遙測系統(tǒng)指令參數(shù)預(yù)期設(shè)計(jì)值(通過軟件可在線控制開關(guān)閉合，通斷，實(shí)現(xiàn)類似于耗盡關(guān)機(jī)指令等信號的模擬)，將其轉(zhuǎn)換為指令源信號，輸出給信號調(diào)理組合模塊。

fpga板卡：啟動后，接收零槽控制器輸出的遙測系統(tǒng)數(shù)字量參數(shù)預(yù)期設(shè)計(jì)值(通過軟件控制i/o口輸出脈沖的占空比、頻率，實(shí)現(xiàn)類似于陀螺脈沖等信號的模擬)，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量源信號，輸出給信號調(diào)理組合模塊。

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器板卡：啟動后，接收零槽控制器輸出的遙測系統(tǒng)相序信號預(yù)期設(shè)計(jì)值(通過軟件可在線控制信號相位差、占空比、數(shù)量等，實(shí)現(xiàn)類似于電機(jī)脈沖相序等信號的模擬)，將其轉(zhuǎn)換為相序源信號，輸出給信號調(diào)理組合模塊。

信號調(diào)理組合模塊：分別將接收到的模擬量源信號、指令源信號、數(shù)字量源信號以及相序源信號調(diào)理至模擬量信號、指令信號、數(shù)字量信號以及相序信號，使每路信號的電壓和驅(qū)動能力滿足遙測系統(tǒng)要求，并將調(diào)理后的信號輸出給接口適配器。

接口適配器：將來自信號調(diào)理組合模塊的模擬量信號、指令信號、數(shù)字量信號以及相序信號轉(zhuǎn)發(fā)給遙測系統(tǒng)相應(yīng)的對外接口。

信號調(diào)理組合模塊包括d/a調(diào)理子模塊、繼電器調(diào)理子模塊、fpga調(diào)理子模塊以及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器調(diào)理子模塊。接口適配器包括電阻r4、電阻r5、電阻r6、三個(gè)阻值為100歐的電阻r7。

如圖2所示，d/a調(diào)理子模塊包括運(yùn)算放大器a、運(yùn)算放大器b、電阻r1、電阻r2、電阻r3、電阻rf，電阻r1的一端連接模擬量源信號，另一端同時(shí)與運(yùn)算放大器a的反相輸入端以及電阻rf的一端連接，電阻rf的另一端與運(yùn)算放大器a的輸出端連接，運(yùn)算放大器a的正相輸入端通過電阻r3接地，運(yùn)算放大器a的輸出端通過電阻r2與運(yùn)算放大器b的正相輸入端連接，運(yùn)算放大器b的反相輸入端與輸出端連接，同時(shí)運(yùn)算放大器b的輸出端與接口適配器的電阻r4連接。

繼電器調(diào)理子模塊包括帶電指令調(diào)理子模塊和不帶電指令調(diào)理子模塊，如圖3所示，帶電指令調(diào)理子模塊由一個(gè)28v電源組成，28v電源正端與繼電器板卡一端連接，繼電器板卡另一端與接口適配器的電阻r5連接，28v電源負(fù)端通過接口適配器與遙測系統(tǒng)連接。如圖4所示，不帶電指令調(diào)理子模塊直接將繼電器板卡兩端與遙測系統(tǒng)連接。

如圖5所示，fpga調(diào)理子模塊由54ls06反相緩沖器芯片組成，54ls06反相緩沖器芯片的輸入端與數(shù)字量源信號連接，54ls06反相緩沖器芯片的輸出端與電阻r6連接。

如圖6所示，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器調(diào)理子模塊有三個(gè)54ls06芯片組成，相序a源信號的正端通過54ls06芯片與一個(gè)電阻r7連接，負(fù)端直接與遙測系統(tǒng)連接。相序b源信號的正端通過54ls06芯片與一個(gè)電阻r7連接，負(fù)端直接與遙測系統(tǒng)連接。相序c源信號的正端通過54ls06芯片與一個(gè)電阻r7連接，負(fù)端直接與遙測系統(tǒng)連接。

通用平臺采用labview狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)自動流程來，自動流程控制所有測試過程。狀態(tài)機(jī)不僅可以使程序中多事件之間的邏輯關(guān)系更簡潔明了，同時(shí)它強(qiáng)大的錯(cuò)誤處理能力、用戶選擇測試、條件執(zhí)行等功能使多事件間的邏輯關(guān)系處理變得更為簡單。一般可以用狀態(tài)圖來對一個(gè)狀態(tài)機(jī)精確地描述。labview狀態(tài)機(jī)由一個(gè)while主循環(huán)和一個(gè)case結(jié)構(gòu)組成，并利用位寄存器來實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的跳轉(zhuǎn)。

“初始化”進(jìn)行儀器初始化的操作；“空閑復(fù)位”一種過渡狀態(tài)，用于和用戶打交道的狀態(tài)；“激勵(lì)準(zhǔn)備”為激勵(lì)信號輸出前的準(zhǔn)備操作，比如通道切換、延時(shí)等待等；“激勵(lì)信號輸出”為d/a、指令、數(shù)字量等接口激勵(lì)信號的輸出控制；“采集前狀態(tài)”為a/d模塊、萬用表模塊的信號采集準(zhǔn)備；“采集信號”為信號采集；“判讀”為對單步測試結(jié)果的判讀，并決定下一步跳轉(zhuǎn)狀態(tài)。

實(shí)施例：

d/a板卡選用nipxi6723，該板卡為32路d/a輸出，電壓范圍為-10v-10v，因此板卡數(shù)量n應(yīng)該滿足32*n>遙測系統(tǒng)直流信號數(shù)量，例如某型號需要直流信號100路，則n選為4共128路d/a板卡信號源，大于所需100路，然后根據(jù)遙測系統(tǒng)直流信號電壓范圍來確定信號調(diào)理組合模塊倍數(shù)g，從而滿足10g>信號電壓最大值。

繼電器板卡選用nipxi-2569，該板卡為100路繼電器開關(guān)輸出，輸出特性為通或斷，因此板卡數(shù)量n應(yīng)該滿足100*n>遙測系統(tǒng)指令數(shù)量，例如某型號需要指令信號50路，則n選為1共100路繼電器卡信號源，大于所需50路，然后根據(jù)指令為帶電指令或不帶電指令來選擇多少路開關(guān)通道進(jìn)入帶電調(diào)理，多少路開關(guān)為直接短接。

fpga板卡選用nipxi-7841r，該板卡為90路i/o輸出的fpga，輸出特性為i/o可配置，內(nèi)部可使用邏輯編程語言進(jìn)行在線編寫，適合數(shù)字量信號的激勵(lì)源產(chǎn)生，因此板卡數(shù)量n應(yīng)該滿足90*n>遙測系統(tǒng)數(shù)字量數(shù)量，例如某型號需要數(shù)字量信號30路，則n選為1共90路fpga卡信號源，大于所需30路，然后根據(jù)數(shù)字量信號中脈沖數(shù)字量和計(jì)算機(jī)字?jǐn)?shù)字量數(shù)量來決定多少進(jìn)入脈沖調(diào)理，多少進(jìn)入計(jì)算機(jī)字調(diào)理。

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器板卡選用nipxi-6608，該板卡為8路定時(shí)器模塊，輸出特性為i/o方波可配置占空比和周期，因此板卡數(shù)量n應(yīng)該滿足8*n>遙測系統(tǒng)相序信號數(shù)量,例如某型號需要相序信號3路，則n選為1共8路定時(shí)器/計(jì)數(shù)器卡信號源，大于所需3路，。

零槽控制器內(nèi)部軟件采用labview工具實(shí)現(xiàn)，這樣可以直接無縫操作nipxi板卡，內(nèi)部采用狀態(tài)機(jī)模式，這樣可以嚴(yán)格控制流程走向。當(dāng)系統(tǒng)開始狀態(tài)機(jī)時(shí)進(jìn)入初始狀態(tài)，接著進(jìn)入讀取配置狀態(tài)，完成相應(yīng)的d/a模塊、繼電器模塊、fpga模塊或定時(shí)器模塊板卡配置；接著進(jìn)入輸出激勵(lì)信號狀態(tài)，操作相應(yīng)的d/a模塊、繼電器模塊、fpga模塊或定時(shí)器模塊的信號輸出控制，將當(dāng)前步驟所需輸出的激勵(lì)信號輸出，然后進(jìn)入讀取遙測系統(tǒng)返回值狀態(tài)；在讀取返回值狀態(tài)中，將波道的回采值讀取回來，并判讀遙測系統(tǒng)對外接口功能的設(shè)計(jì)是否正確，然后根據(jù)是否到達(dá)流程最后來判斷是進(jìn)入下一步的輸出激勵(lì)信號狀態(tài)還是結(jié)束狀態(tài)；在結(jié)束復(fù)位狀態(tài)，完成信號的復(fù)位，并根據(jù)用戶選擇是否重新開始新的測試流程，即重新進(jìn)入讀取配置狀態(tài)。

本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。

本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的方法僅是示意性，而不是限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明的宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，做出的其他形式也均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。