1、項(xiàng)目背景

本項(xiàng)目來源于XX大學(xué)，用來完成特殊環(huán)境下對xxx上的拉力、差壓和溫度數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離采集（注:為保密要求,本方案為刪節(jié)版本）。

2、技術(shù)要求

2.1 拉力傳感器

測量范圍：0～1.8t，（安全過載2.5t，－70度正常工作）；輸入電壓：20～32VDC；輸出：4～20mA；精度：≤0.5%FS；重量：≤2kg，在滿足要求的前提下盡可能的輕。余度要求：雙余度（兩套應(yīng)變片、分別信號輸出）。過載保護(hù)：選用合適過載保護(hù)結(jié)構(gòu)（如Z型過載保護(hù)等），防止斷裂事故；連接方式：上下吊環(huán)；外形尺寸：在滿足使用要求的前提下盡量小。可靠性工作要求：MTBF>2000h。

2.2 溫度壓差傳感器

溫度測量范圍：-100℃～＋80℃；差壓測量范圍：0～2KPa，輸入電壓：20～32VDC；輸出：4～20mA；精度：≤0.5%FS；重量：盡量小于0.4Kg。

2.3 采集器

1) 采集通道數(shù)：十二路拉力信號；6路壓差信號；6路溫度信號；2) 測量精度：≤±0.5﹪FS；3) 電源電壓：20～32VDC(電源供電24VDC)；4) 通道數(shù)據(jù)采樣率：10Hz；5) 輸出信號：RS-422總線；6) 可靠性工作要求：MTBF>1200h。

工作環(huán)境：低溫低氣壓要求：3KPa, －70度環(huán)境下正常工作；高溫要求：使用溫度100度，氣壓在3KPa～常壓范圍內(nèi)正常工作； 臭氧濃度：15ppm，10天老化無影響；保持溫度范圍根據(jù)內(nèi)部設(shè)備需要而定；

2.4 電纜 工作環(huán)境：低溫低氣壓要求：3KPa, －70度環(huán)境下正常工作；臭氧濃度：15ppm，30天老化無影響；紫外老化：140W功率下持續(xù)10天老化無龜裂或者脆化；

2.5 連接件：采用機(jī)載防松航空插頭；安裝要求：安裝牢固，不會發(fā)生脫落等情況；低溫低氣壓要求：3KPa, －70度環(huán)境下安裝牢固，數(shù)據(jù)傳輸不受影響；（溫度范圍要求：－70℃～80℃范圍溫度交變信號傳輸正常； 

3 引用文件

GB7665-1987傳感器通用術(shù)語；GJB152A-1997軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度測量；GJB150.4-84軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法低溫試驗(yàn)；GJB150.3-84軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法-高溫試驗(yàn)；GJB150.2-86軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法-低氣壓試驗(yàn)；GJB150.18-86軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法-沖擊試驗(yàn)。

4 研制指導(dǎo)思想

遠(yuǎn)距離采集系統(tǒng)用于獲取xx工作期間的環(huán)境參數(shù)信息，在整個工程中具有重要的作用。從技術(shù)選擇方面，本項(xiàng)目采用國內(nèi)外成熟技術(shù)，一方面降低了技術(shù)實(shí)現(xiàn)的風(fēng)險，同時有利于加快研發(fā)進(jìn)度，減少研發(fā)成本。傳感器采用成熟的壓力敏感芯體作為壓力感測元件，采取成熟電路對溫度補(bǔ)償和非線性校正，使傳感器的溫漂和非線性滿足要求。另一方面，采用集成度高的元器件，降低實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，提供系統(tǒng)的可靠性，采用帶ADC微處理器對信號進(jìn)行處理、存儲，接受外部控制信號和命令，完成系統(tǒng)與采編器的通訊和數(shù)據(jù)傳輸。最后，加強(qiáng)質(zhì)量控制，強(qiáng)化項(xiàng)目過程管理。項(xiàng)目相關(guān)的元器件要進(jìn)行二次篩選，外購件，外協(xié)件按照相關(guān)流程加強(qiáng)控制。

5、總體技術(shù)方案

該系統(tǒng)主要由6路拉力傳感器、6路溫度差壓傳感器、一個數(shù)據(jù)采集器組成。6路拉力傳感器和6路溫度差壓傳感器分別通過獨(dú)立的連接器與數(shù)據(jù)采集器相連，采用4～20mA電流信號完成信號的傳輸。在采集器內(nèi)部，對信號的電流信號調(diào)理，轉(zhuǎn)換成適合AD采集的電壓信號。信號完成采集、處理后，通過RS-422接口把數(shù)據(jù)傳輸?shù)较嚓P(guān)設(shè)備上。

數(shù)據(jù)采集器采用保溫措施，使其工作的環(huán)境溫度保持在在－45℃～85℃范圍內(nèi)。接插件選用航天用高密度螺紋式電連接器，接觸件為焊接式，螺紋連接，體積小，重量輕，節(jié)點(diǎn)密度高，具有防誤插功能?？拐饎樱蜎_擊性能優(yōu)良，性能指標(biāo)先進(jìn)。廣泛應(yīng)用在戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)武器系統(tǒng)，航空航天運(yùn)載系統(tǒng)中。尤其適應(yīng)有體積限制和重量要求的使用場合。電纜選用聚四氟乙烯輕型電纜，該電纜使用溫度為-65～200℃，采用鍍銀銅芯和鍍銀圓銅線編織屏蔽。

5.1 拉力傳感器

拉力傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)如下：測量范圍：0～1.8t，（安全過載2.5t，－55度正常工作）；輸入電壓：20～32VDC；輸出：4～20mA；精度：≤2%FS；重量：≤2kg；余度要求：雙余度（兩套應(yīng)變片、分別信號輸出）；過載保護(hù)：采用Z型過載保護(hù)，防止斷裂事故；連接方式：上下吊環(huán)；可靠性工作要求：MTBF>2000h。

工作環(huán)境：低溫低氣壓要求：3KPa,-55度環(huán)境下正常工作；使用溫度壓力范圍：－55℃～60℃；3KPa～常壓；線性度：使用段0～1t保證線性度；臭氧濃度：15ppm，3天老化無影響；防水要求：參照國軍標(biāo)要求；振動：按航標(biāo)HB5830.5-84；

5.2 溫度差壓傳感器

針對用戶要求，確定采用某型號高精度微差壓傳感器制作壓差傳感器，其主要指標(biāo)如下：滿量程輸出100mv（5V供電），工作溫度-55℃～100℃，精度：0.1%，零點(diǎn)、量程溫度影響：±0.05%FS/℃；產(chǎn)品整體外型尺寸≤40mm×30mm×65mm，其重量小于100g。差壓傳感器采用塔型管路引壓，變送器電路一體封裝在產(chǎn)品盒內(nèi)，兩芯電纜出線，4～20mA長距離傳輸。

5.2.1 壓力傳感器工作原理

傳感器采用澤天傳感敏感芯體，其測壓原理可看為歐姆定律與壓阻效應(yīng)的總成，根據(jù)歐姆定律和壓阻效應(yīng)，電阻變化通過四個擴(kuò)散硅電阻組成惠斯登壓敏全橋，給全橋一定的電壓或電流激勵，可以將彈性材料傳遞的壓力轉(zhuǎn)換為與壓力成近似線性關(guān)系的差模電壓輸出。

5.2.2壓力傳感器電路設(shè)計

壓力傳感器采用澤天傳感成熟電路設(shè)計，該電路已在多個工程型號上應(yīng)用。主要包括電源電路、恒流源電路、傳感器信號調(diào)理電路等電源模塊XX組成整體電路的穩(wěn)壓電源，R1、R2為比例調(diào)節(jié)電阻，通過R1與R2阻值改變從而得到5.3V左右的電壓值，該電壓為后級模塊工作電壓。電源模塊XX具有以下特點(diǎn)：

a. 該器件乃符合美軍標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的集成電路，產(chǎn)品質(zhì)量有保證，并且芯片體積小；b. 該器件的輸出電壓可以任意調(diào)整，使用方便，并且具有輸出短路保護(hù)的功能；c. 該器件的紋波抑制比達(dá)到80dB，能夠輸出穩(wěn)定的電壓；并且在-55℃~125℃范圍內(nèi)，其輸出電壓變化在±0.5%，有利于傳感器供電。

恒流模塊為給傳感器供給1mA電流的電流模塊，R3為電流調(diào)節(jié)電阻。其具有如下特點(diǎn)：a. 該器件的輸出電流可以任意調(diào)整，使用方便，并且具有輸出短路保護(hù)的功能；b. 該器件的在其正常工作溫度范圍-45℃～125℃，溫度漂移值約為±25PPM/℃。

調(diào)理專用芯片的作用是對傳感器輸出的mv信號進(jìn)行放大、修正、補(bǔ)償。其功能特點(diǎn)如下：a. 不需要外加微調(diào)元器件；b. 通過PC控制的傳感器校準(zhǔn)、補(bǔ)償，能校正傳感器線性曲線以及補(bǔ)償溫度特性；c. 高達(dá)±0.1%FS的精度 ；d. 使用溫度范圍為-50℃～150℃。

5.2.3溫度傳感器的設(shè)計

溫度傳感器采用Pt1000鉑電阻溫度傳感器，該型溫度傳感器測溫精度高，經(jīng)過后端放大調(diào)理后一般優(yōu)于0.5度，長期穩(wěn)定性重復(fù)性好，采用裝配式鉑電阻，其主要由外保護(hù)管、鉑電阻、和氧化鋁裝配而成，引出線采用三線制，三根導(dǎo)線截面積和長度相同，避免導(dǎo)線電阻的影響，消除測量誤差。該型溫度傳感器重量約為10g。溫度傳感器信號采用1米長的電纜與溫度差壓傳感器連接，溫度變送電路和差壓傳感器放在一起，信號輸出和差壓傳感器共用一個接插件，信號采用4～2mA電流信號傳送。在器件選型上，電阻、電容、三極管等均采用國產(chǎn)的軍標(biāo)級器件，組件采用進(jìn)口高質(zhì)量芯片，并嚴(yán)格進(jìn)行老化篩選，剔除不合格產(chǎn)品。我們對該型電路進(jìn)行了低溫試驗(yàn)，在-55℃下仍能保證正常。該套電路已成功應(yīng)用在相關(guān)軍用工程上，經(jīng)過了長期考核，能有效在-55℃環(huán)境下長期工作。

5.2.4傳感器可靠性設(shè)計

公司有多人多年從事壓力傳感器的研究，具備良好的適宜傳感器研制的基礎(chǔ)條件和技術(shù)能力。整個產(chǎn)品從電路、結(jié)構(gòu)、工藝等方面進(jìn)行設(shè)計、保證，因此產(chǎn)品具有高精度與高質(zhì)量的可靠性。

1) 傳感器采用進(jìn)口高可靠性敏感芯體，已在多個型號上應(yīng)用。該芯體電阻阻值一致性好，靈敏度高，測試精度高，長期穩(wěn)定性好，能進(jìn)行寬范圍溫度的可靠測試。

2) 電路廣泛采用軍品級模擬元器件，具有極高的可靠性系數(shù)。

3) 電路設(shè)計充分考慮了傳感器的EMC性能，并對電路進(jìn)行了抗電磁干擾設(shè)計：

a. 在電源輸出端采取LC濾波處理，保證了電源能夠穩(wěn)定工作；b. 在輸出端采取了RLC低通濾波處理，截止頻率為10K。c. 將電路放置在密封金屬外殼內(nèi)，然后采用屏蔽電纜出線，使電路能夠禁受輻射干擾。

4) 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)材料選用1Cr18Ni9Ti不銹鋼一體化設(shè)計，因此其能長期工作在強(qiáng)腐蝕、大振動及沖擊的飛行環(huán)境中。

5.3 數(shù)據(jù)采集器

5.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

數(shù)據(jù)采集器是整個測量系統(tǒng)的一個重要組成部分，用于對從傳感器輸出的信號進(jìn)行調(diào)理、采集，處理和傳輸。組成采集器的所有元器件都選用軍品等級，且都能在-45～125℃溫度范圍內(nèi)正常工作。采用RS-422接口來傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集器外形尺寸為140×120×90。

5.3.2 保溫與溫度控制

數(shù)據(jù)采集器帶有溫度調(diào)控制功能，內(nèi)部采用可加熱的保溫膜緊貼采集盒的內(nèi)壁，采集器的溫度測量電路實(shí)時監(jiān)測采集盒內(nèi)的溫度，當(dāng)溫度低于－25度時，采集器啟動的溫度控制功能對保溫膜進(jìn)行加熱，直到溫度高于－20度，停止對保溫膜的供電。根據(jù)環(huán)境最低溫度－70度時的熱量散熱速度，綜合考慮系統(tǒng)的整體功耗要求，保溫膜的功耗選擇2.5瓦，對于加熱保溫膜的溫度控制點(diǎn)的選擇，也要綜合考慮功耗要求，我們確定當(dāng)采集盒內(nèi)的溫度低于－25度時，啟動加熱功能，為了避免頻繁的起停加熱，一旦加熱電路啟動，只有當(dāng)溫度高于－20度時，才停止對保溫膜的加熱

5.3.3 總體原理設(shè)計

12路拉力傳感器和6路差壓以及6路溫度信號經(jīng)過調(diào)理后轉(zhuǎn)換為1－5V范圍的電壓信號后經(jīng)模擬開關(guān)接到微處理器的模擬信號輸入端，采集器的微處理器控制多路選擇器的選通控制端，從18路傳感器的電壓信號中選擇一路電壓信號輸入進(jìn)入微處理器片內(nèi)的12位A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，并對轉(zhuǎn)換結(jié)果按照一定格式進(jìn)組織，通過RS-422接口實(shí)時發(fā)送總線。

微處理器片內(nèi)集成了一個12位的A/D轉(zhuǎn)換器，對于一個滿度為5000mV的輸入信號，采用12位AD轉(zhuǎn)換器，其AD總的轉(zhuǎn)換精度為±1.5LSB，當(dāng)AD的參考電壓差為5V時，對此信號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的誤差為±6.1mV，采用參考電壓為5.00V時，精度為±6mV，溫度系數(shù)為±15PPM/℃，在整個工作范圍內(nèi)，電壓參考輸出變化為1mV。綜合考慮這些誤差，總的誤差約為±13.1mV，總的精度不小于0.3％。

微處理器內(nèi)部集成了串行通信接口，最高波特率高達(dá)1250Kb/s，具有發(fā)送和接收具有獨(dú)立的中斷，使用很方便。通過DS26C31把CMOS電平轉(zhuǎn)換成適合遠(yuǎn)距離傳輸?shù)腞S-422電平，通過DS26C32把RS-422電平轉(zhuǎn)換成CMOS電平。

5.3.3.1 電源模塊

12路傳感器采用12V電源供電，單只傳感器的功耗小于150mW，18只傳感器消耗的最大功率為18×0.15=2.7W；加熱膜的功耗為2.5W；采集器消耗的功率在1.5W左右；電源模塊的轉(zhuǎn)換效率約為70％，當(dāng)加熱電路處于工作狀態(tài)時，系統(tǒng)總共消耗的功耗在9.5W左右；當(dāng)加熱電路停止工作時，系統(tǒng)總共消耗的功耗在6W左右。根據(jù)各種芯片對電壓要求的不同以及抗干擾和測量精度的需要，考慮電源的降額設(shè)計，系統(tǒng)要產(chǎn)生以下幾種電壓：

1、12V/3.8W，向傳感器以及多路模擬開關(guān)供電；2、5V/5.7W，向系統(tǒng)數(shù)字電路和加熱膜供電；3、5VA/0.7 W，向模擬電路供電；4、5VR，ADC電壓參考，額定電流不大于10mA；模擬電源與數(shù)字電源采用相互獨(dú)立的供電，其電源回線在電源入口處通過一個電感相連。

5.3.3.2 信號調(diào)理與多路選擇

集成多路模擬開關(guān)是自動數(shù)據(jù)采集、程控增益放大等技術(shù)領(lǐng)域的常用器件，其實(shí)際使用性能的優(yōu)劣對系統(tǒng)的嚴(yán)謹(jǐn)和可靠性有重要影響。在本設(shè)計中，模擬多路開關(guān)采用AD公司的16通道ADG526A芯片，采用DIP28封裝。該器件具有開關(guān)速度快，低導(dǎo)通電阻RON等特點(diǎn)。同時，該器件片內(nèi)集成了鎖存器。工作溫度為－55℃－125℃。

壓力信號的輸入方式采用單端輸入，這種接法適用于傳輸信號相對于系統(tǒng)模擬公共地的測量，且信號電平明顯大于系統(tǒng)中的共模干擾。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是減少了模擬開關(guān)的數(shù)量需求，缺點(diǎn)是系統(tǒng)基本失去了共模抑制能力。ADG526A導(dǎo)通電阻RON在600Ω左右，比機(jī)械開關(guān)的接觸電阻（一般為MΩ量級）大得多，而且通道RON隨電源電壓高低、傳輸信號的幅度等的變化而變化，因此，其影響難以進(jìn)行后期修正。實(shí)踐中一般是設(shè)法減小RON來降低其對測量精度的影響。根據(jù)具體情況，適當(dāng)?shù)奶岣吡硕嗦烽_關(guān)的電源電壓，以降低其RON影響，在本系統(tǒng)中， ADG526A的供電采用12VDC。

和機(jī)械開關(guān)類似，多路開關(guān)在通道切換時也存在抖動過程，會出現(xiàn)瞬變現(xiàn)象。若此時采集多路開關(guān)的輸出信號，就可能引入很大的誤差。 在本設(shè)計中將采用軟件延時的方法來消除抖動。輸入信號的信號源內(nèi)阻Rs對多路開關(guān)的切換時間有重要影響。在其它條件不變的情況下，切換時間近似與Rs成正比，即Rs越小，開關(guān)的動作就越快。我們采用的壓力傳感器的輸出阻抗為2K歐姆左右，因此采用了阻抗變換電路將阻抗變低后再接入模擬多路開關(guān)。這樣，在減小Rs的同時還減小了多路開關(guān)的關(guān)斷漏電流造成的誤差。

由于多路開關(guān)的內(nèi)部電路相互聯(lián)系，所以多余的通道可能產(chǎn)生干擾信號，因此多余通道的輸入端都作接地處理。

5.3.3.3 通訊與仿真接口

通信接口采用RS422標(biāo)準(zhǔn)，完成向采編器的數(shù)據(jù)傳送以及向總體提供所需的地面測試接口。微控制器內(nèi)部集成了一個SCI接口，數(shù)據(jù)位長度和停止位長度可軟件編程，具有數(shù)據(jù)校驗(yàn)功能，發(fā)送和接收全雙緩沖，可選通信波特率多達(dá)64K種，最高波特率高達(dá)1250Kb/s， SCI接口的發(fā)送和接收具有獨(dú)立的中斷，使用很方便。通過DS26C31把CMOS電平轉(zhuǎn)換成適合遠(yuǎn)距離傳輸?shù)腞S-422電平，通過DS26C32把RS-422電平轉(zhuǎn)換成CMOS電平。

5.3.4 通訊協(xié)議

一次數(shù)據(jù)傳輸都由總線發(fā)起，即采集器平時不向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，只有當(dāng)收到總線發(fā)來的“送數(shù)據(jù)”命令時才向總線發(fā)送數(shù)。為了減少通信數(shù)據(jù)量，所有數(shù)據(jù)都采用十六進(jìn)制傳輸。下面對每個字段予以說明：同步字符：用來表示一幀數(shù)據(jù)的傳輸起始；地址：標(biāo)識不同的采集器；

命令碼：表示命令或者數(shù)據(jù)類型；數(shù)據(jù)長度：表示除同步字符和校驗(yàn)和字段外的所有數(shù)據(jù)的個數(shù)，以字節(jié)為單位。校驗(yàn)和：表示除本身字段外的字段的累加和，取最低字節(jié)。

5.3.5抗干擾與電磁兼容設(shè)計  良好的抗干擾設(shè)計不僅直接影響到產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性，甚至是項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵?；陔姶偶嫒菪栽瓌t，抗干擾設(shè)計主要從抑制噪聲源，切斷噪聲傳遞途徑，降低受擾設(shè)備的噪聲敏感度三個方面入手。在電路設(shè)計和PCB設(shè)計時，采取了以下一些措施來提高電路的抗干擾能力。

（1）PCB 采用四層板設(shè)計

電路在工作時會向外輻射噪聲而成為噪聲源，為削弱噪聲輻射，在PCB設(shè)計時使用四層板設(shè)計。這樣可從結(jié)構(gòu)上獲得理想的屏蔽效果：以中間層作電源線或地線，將電源線密封在板內(nèi)，兩面做絕緣處理，可使流經(jīng)上下面的開關(guān)電流彼此互不影響；印制板內(nèi)層做成大面積的導(dǎo)電區(qū)，各導(dǎo)線面之間有很大的靜電電容，形成阻抗極低的供電線路，可有效預(yù)防電路板輻射和接收噪聲。同時，PCB的大面積的地線以有效降低寄生電感，減少噪聲輻射。

（2）適當(dāng)處理多余的芯片管腳  在電路設(shè)計時，妥善處理了邏輯器件的多余輸入端。對數(shù)字電路的多余端也做了適當(dāng)?shù)奶幚怼?

(3) 采用了去耦電容：電路板上的集成電路器件工作時，板上電源電壓和地電位易產(chǎn)生波動，導(dǎo)致信號振蕩，引起電路誤動作。尤其當(dāng)浪涌電流流過印制導(dǎo)線時，會出現(xiàn)瞬時電壓降，形成電源尖峰噪聲，其中以導(dǎo)線電感引起的干擾為主。因此，在各集成電路的電源和地線間分別接入旁路電容，以縮短開關(guān)電流的流通途徑。

(4) 對電源采用了低頻濾波：在電源的入口處選用在低頻段效果好的鉭電解電容器，在各集成電路電源處選用高頻段效果好的陶瓷電容器。

(5) 對遠(yuǎn)距離傳輸?shù)男盘柌捎昧似帘危簩τ谶h(yuǎn)距離傳送的輸入輸出信號采用了屏蔽保護(hù)，屏蔽線與地應(yīng)遵循一端接地原則，且僅將易受干擾端屏蔽層接地。

(6) 信號傳輸采用電流形式：對于遠(yuǎn)距離傳送的輸入輸出信號采用了屏蔽保護(hù)外，信號采用4～20mA，提高了信號的抗干擾能力。

5.3.6軟件總體設(shè)計

5.3.7軟件的可靠性設(shè)計

美國國防部關(guān)鍵計劃1991～1992年度報告曾指出“實(shí)際上，軟件的性能已成為確保武器系統(tǒng)性能的主要決定因素”，軟件的可靠性是系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵性組成部分。一般來說，軟件可靠性是在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，軟件不引起系統(tǒng)故障的能力，是軟件工程和可靠性工程相結(jié)合所產(chǎn)生的一個新分支。軟件可靠性是軟件質(zhì)量特性中的重要特性和關(guān)鍵因素。在本軟件設(shè)計中，可靠性設(shè)計準(zhǔn)則嚴(yán)格按照GJB\102－1997進(jìn)行，采用了如下的軟件可靠性設(shè)計技術(shù)。

(1) 采用結(jié)構(gòu)化、模塊化、層次化程序設(shè)計思想

結(jié)構(gòu)化、模塊化、層次化設(shè)計技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：易于程序的設(shè)計、實(shí)現(xiàn)，可以大幅度提高程序模塊的重用度，有效降低程序的復(fù)雜度；提高軟件的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性；易于程序錯誤的隔離，阻止錯誤的擴(kuò)散，提高軟件的可測試性；可以減小程序的測試輸入集，簡化程序測試的難度?；谝陨系膬?yōu)點(diǎn)，采用結(jié)構(gòu)化、模塊化、層次化程序設(shè)計思想可以有效地提高軟件的可靠性。

(2) 采用軟件容錯設(shè)計技術(shù)

由于軟件運(yùn)行環(huán)境的復(fù)雜性，可能導(dǎo)致軟件許多故障或?qū)嵭У囊蛩鼐哂泻軓?qiáng)的隨機(jī)性，所以在程序設(shè)計中采用合理、有效的容錯設(shè)計技術(shù)對于軟件可靠性能起到關(guān)鍵的作用。在本項(xiàng)目的軟件設(shè)計中，采用了以下軟件容錯設(shè)計技術(shù)。

軟件看門狗檢測技術(shù)；開關(guān)量輸入檢測、確認(rèn)技術(shù)；系統(tǒng)程序自檢技術(shù)；CPU剩余資源處理技術(shù)。在軟件的可靠性設(shè)計之外，引入航天系統(tǒng)內(nèi)第三方機(jī)構(gòu)對軟件的可靠性進(jìn)行測評。軟件可靠性評測是指在軟件的預(yù)期使用環(huán)境中，為進(jìn)行軟件可靠性評估而對軟件實(shí)施的一種測試，它包括測試和評估兩個部分。軍工產(chǎn)品中的嵌入式軟件可靠性評測技術(shù)是軟件可靠性工程的一個重要部分，是確定軟件產(chǎn)品的可靠性設(shè)計是否有效的判斷依據(jù)。

軟件的可測試性是基于需求、結(jié)構(gòu)的測試，是按用戶使用軟件的方式，盡可能多的測試用戶高概率使用的功能，判斷軟件的這些功能對各種輸入的運(yùn)行是否正常?；谶@種需求，研制了模擬仿真測試平臺，為軟件的測試提供測試所需的各種測試信號，提供了測試通信接口，方便與計算機(jī)的通信，便于觀測和分析測試結(jié)果。

為了落實(shí)軟件可靠性設(shè)計的各項(xiàng)措施的有效實(shí)施，確保軟件的可靠性，在軟件開發(fā)各階段需對系統(tǒng)要求分析和設(shè)計、軟件需求分析、軟件概要設(shè)計、軟件詳細(xì)設(shè)計和CSCI測試前的測試準(zhǔn)備進(jìn)行評審，嚴(yán)格按照GJB2786-1996《武器系統(tǒng)軟件開發(fā)》的要求，對軟件開發(fā)期間各階段進(jìn)行有效的監(jiān)控。

6 系統(tǒng)安全性、可靠性、維修性分析

6.1 安全性分析 該系統(tǒng)沒有高電壓,高電流,無危害物質(zhì)；采用自封閉結(jié)構(gòu)，不會對周圍的系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，也不易受其它系統(tǒng)的干擾，結(jié)構(gòu)上有緩沖設(shè)計，具有防沖擊功能。本系統(tǒng)的故障不會影響外部系統(tǒng)。

6.2 可靠性分析 對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，并采取了多種方式進(jìn)行了抗振處理，保證產(chǎn)品能夠在高振動環(huán)境下可靠工作。電子元器件都進(jìn)行了嚴(yán)格的選型，都進(jìn)行了復(fù)驗(yàn)，并進(jìn)行了降額設(shè)計，能夠在惡劣環(huán)境下可靠工作。外購件主要為電子元器件、接插件、硅膠及螺紋膠等。所購軍用器件都從通過了軍工產(chǎn)品質(zhì)量體系認(rèn)證的廠商直接購買，非軍用材料則從與我司有著長期業(yè)務(wù)往來的單位中購買，產(chǎn)品都有合格證，并都經(jīng)過檢驗(yàn)和試用，質(zhì)量可靠。

對于可能對本系統(tǒng)外有破壞性影響的電路，在電路設(shè)計時采用了冗余的方法，例如，為了避免電源入口處的鉭電容短路，造成24V輸入電源失效，采用了電容串聯(lián)方式。

6.3 維修性分析  所有部件都備有備件，若有故障，都采用直接更換的方式。

7 質(zhì)量保證措施

7.1 質(zhì)量保證  嚴(yán)格按照國軍標(biāo)GJB150和航天特殊使用要求，從設(shè)計、生產(chǎn)、檢驗(yàn)等全過程嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量。

7.2 質(zhì)量措施

7.2.1明確質(zhì)量保證組織機(jī)構(gòu)及職責(zé)、職權(quán)關(guān)系  本產(chǎn)品用于xx參數(shù)采集，關(guān)系到參數(shù)采集能否成功的重要部件，本項(xiàng)目的研制是我公司的一項(xiàng)重要任務(wù)，從公司領(lǐng)導(dǎo)到相關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)，對該項(xiàng)目及其重視，成立了專門的項(xiàng)目組，確立組織機(jī)構(gòu)，明確分工，編制組織關(guān)系框圖，形成例會制度。嚴(yán)格按照GJB 9001A和GJB 546A的要求實(shí)施質(zhì)量管理。

7.2.2從設(shè)計上保證產(chǎn)品質(zhì)量  設(shè)計是產(chǎn)品質(zhì)量的源頭，技術(shù)人員充分認(rèn)識“產(chǎn)品質(zhì)量是設(shè)計出來的”道理，在產(chǎn)品各個階段的設(shè)計中始終重視質(zhì)量設(shè)計，保持與顧客溝通，充分識別顧客的要求并體現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計中，各階段嚴(yán)格進(jìn)行評審、驗(yàn)證。嚴(yán)格按照航天產(chǎn)品相關(guān)設(shè)計文件、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計。

7.2.3建立完善的質(zhì)量控制手段  首先根據(jù)國軍標(biāo)總規(guī)范和用戶要求，認(rèn)真研究制定產(chǎn)品詳細(xì)規(guī)范，結(jié)合實(shí)際質(zhì)量水平找出差距，再針對問題進(jìn)行工藝技術(shù)攻關(guān)，固化工藝。在正樣產(chǎn)品研制階段，制定或完善質(zhì)量保證手冊、質(zhì)量保證大綱計劃、有關(guān)程序文件和操作規(guī)程等，補(bǔ)充完善硬件設(shè)施，建立較完善的質(zhì)量控制手段，實(shí)施對產(chǎn)品質(zhì)量的有效控制。

7.2.4 嚴(yán)格控制外協(xié)加工、外購器件質(zhì)量  本項(xiàng)目采用的元器件按照宇航級要求進(jìn)行選型，盡量選用航天目錄內(nèi)產(chǎn)品并進(jìn)行“二篩”，選用目錄外器件時，按照程序進(jìn)行報批，對于關(guān)鍵外協(xié)件，外購件定點(diǎn)軍工廠家。

7.2. 5編制有關(guān)質(zhì)量文件  正樣產(chǎn)品研制階段將組織編制的有關(guān)質(zhì)量文件，包括：(1) 工作計劃實(shí)施方案；(2) 試驗(yàn)方案；(3) 質(zhì)量保證大綱；(4) 設(shè)計、工藝、檢驗(yàn)、流程卡等；(5) 生產(chǎn)流程圖及質(zhì)量控制點(diǎn)；(6) 相關(guān)程序文件；(7) 規(guī)章制度；(8) 各種質(zhì)量控制原始記錄。

7.2.6人員培訓(xùn)  工藝固化以后制定相應(yīng)的培訓(xùn)計劃，對不同層次、不同崗位的人員進(jìn)行培訓(xùn)，持證上崗操作。

8、 結(jié)論

本項(xiàng)目對溫度差壓傳感器的工作環(huán)境要求在－60℃時正常工作，目前可以確定溫度差壓傳感器正常工作溫度可以達(dá)到－55℃。建議該指標(biāo)更改為－55℃。除此之外，本項(xiàng)目的其他指標(biāo)均可按照要求實(shí)現(xiàn)。本文源自澤天傳感，版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請保留。