激光導引頭測試故障的分析與研究

唐金力　　康朝陽　　謝亞峰

摘 要：激光導引頭已成為我軍新時期裝備研制的重要領域，而激光導引頭的性能優劣則離不開測試分析。本文針對激光導引頭測試過程中突發的故障，通過同批次導引頭不同場景、不同目標指示器發射情況進行比較，結合故障樹進行分析，初步確定激光導引頭故障源為目標指示器異常；通過對目標指示器的束散角、光軸和能量穩定性進行檢測，以及故障復現及驗證，并最終確定測試故障產生的原因，從而保證測試得以順利進行。

關鍵詞：激光導引頭；測試故障；故障樹；目標指示器

隨著科技的發展，激光制導武器以其成本低、精度高、抗干擾等優點，成為我軍新時期裝備研制的重要領域，而激光導引頭的性能優劣則離不開測試分析。本文結合激光導引頭測試過程中突發的故障進行分析研究，從而解析激光導引頭測試故障分析的思路和方法。

一、故障描述

某激光導引頭在進行靶射試驗回收后，對記錄儀記錄的導引頭數據進行分析，出現導引頭輸出能量突然變化的現象。

二、故障分析

目標指示器發射激光束到目標上，目標漫反射的激光信號經導引頭光學天線成像于光電探測器，通過對探測器輸出信號進行處理，提取導引頭軸線與目標視線之間的彈目偏差量，將彈目偏差量信號送彈載計算機，引導彈體精確攻擊目標。

導引頭的工作與目標指示器的時序保持一致。導引頭的工作方式為脈沖工作方式，時序確定為半主動等待方式，當四象限探測器接收到的激光信號強度超過檢測門限時，導引頭進行工作，首先進行激光編碼識別，碼型與裝訂碼型符合后，測量導引頭軸線與目標視線之間的彈目偏差量，設置波門開啟時間與照射器的碼型相匹配（圖1為導引頭原理框圖）。

根據圖1導引頭工作原理建立故障樹（如圖2）。

圖2：導引頭輸出能量突然變化故障樹

D1-1：輸出能量的穩定性。如果目標指示器的輸出能量不穩定會導致導引頭的輸出能量突然變化，和故障現象符合，該底事件不能排除。

D1-2：束散角過大。如果目標指示器的束散角較大出現多目標反射和激光后向散射，會導致導引頭的輸出能量突然變化，和故障現象符合，該底事件不能排除。

D2-1：光學故障。導引頭光學系統起著收集、會聚激光能量的作用，如果光學系統出現問題，導引頭無數據輸出，和故障現象不符，該底事件可以排除。

D2-2：探測器故障。四象限探測器接收目標返回的激光信號，將光信號轉換為電信號。如果四象限探測器出現問題，導引頭無數據輸出，和故障現象不符，該底事件可以排除。

D2-3：處理電路故障。導引頭的處理電路包括接收電路和信息處理電路，如果處理電路出現故障，導引頭無數據輸出，和故障現象不符，該底事件可以排除。

三、故障復現及驗證情況

該批次導引頭在出廠驗收時，使用本單位的目標指示器進行照射，導引頭未出現輸出能量突然變化的現象；該批次導引頭在接收廠家進行入廠驗收時，使用指定的目標指示器進行照射，導引頭未出現輸出能量突然變化的現象；該批次導引頭在接收廠家組織的靶射試驗中，使用指定的目標指示器進行照射時，導引頭出現輸出能量突然變化的現象。通過上述同批次導引頭進行的大量試驗驗證，可以初步排除導引頭自身異常。

針對靶射試驗出現的問題，使用同批次導引頭進行復現試驗，使用本單位的目標指示器照射，導引頭未出現輸出能量突然變化的現象，使用指定的目標指示器照射，導引頭出現輸出能量突然變化的現象。通過對比和分析，問題初步定位于指定的目標指示器輸出異常。

為定位該問題，現對在指定的目標指示器的束散角、光軸和能量穩定性進行檢測。

（一）目標指示器束散角檢測

1.檢測方法

束散角的檢測方法如圖3。

2.檢測過程

將目標指示器放置在支架上，設備上電，操作轉臺，使目標指示器對準平行光管發射激光，激光通過平行光管反射，成像在光斑紙上，讀取觀瞄鏡上的刻度即為目標指示器的束散角。

3.檢測結果

檢測完成后，目標指示器的束散角比較技術要求偏大。

（二）目標指示器的光軸檢測

1.檢測方法

束散角的檢測方法如圖4。

2.檢測過程

將目標指示器放置在支架上，設備上電，操作轉臺，使目標指示器對準平行光管發射激光，激光通過平行光管反射，光斑成像在光斑紙上，讀取光斑中心偏離觀瞄鏡中心的位置即為目標指示器的光軸偏離。

3.檢測結果

檢測完成后，發現目標指示器的光軸向右、向上均有偏斜。

（三）目標指示器輸出能量穩定性檢測

將目標指示器對準能量計發射激光，觀察能量計的輸出，測量值顯示目標指示器輸出能量穩定。

（四）驗證情況

將本單位的目標指示器和指定的目標指示器放置在標校塔上，導引頭放置在開闊地帶，目標指示器照射不同距離的目標，導引頭放在開闊地帶進行移動。在測試過程中，發現使用指定的目標指示器照射目標時，導引頭出現輸出能量突然變化的情況，此現象與靶場提供的靶射試驗數據處理結果一樣；使用本單位的目標指示器照射時，導引頭未出現輸出能量突然變化的情況。

通過上述對比試驗驗證得出，靶射試驗中導引頭出現輸出能量突然變化是指定的目標指示器束散角過大，出現多目標反射和激光后向散射導致的。

四、結束語

本文通過對靶射試驗中出現的導引頭數據異常，進行了細致的故障分析和研究，最后確定為目標指示器故障導致試驗失敗。導引頭測試與試驗是一個綜合性較強的復雜試驗，任何測試儀器和設備都要嚴格把關，隨便一個小小的錯誤都會導致巨大的工作量和復雜的分析研究，因此任何一個試驗都要有精細的人員安排和嚴密的設備檢查。

參考文獻：

[1]曾慶中，何玉珠.脈沖信號在導引頭測試中的檢測方法研究[J].電子測量技術，2014（02）.

[2]辛增獻.導引頭自動化測試系統設計[J].制導與引信，2005（01）.

[3]張俊峰.大范圍高動態激光光斑特性參數半實物仿真技術[D].長春理工大學，2013.

[4]劉敏.某型激光導引頭光電系統建模與測試方法研究[J].光學技術，2008（02）.

[5]張騰飛，張合新，惠俊軍，孟飛，強鉦捷.激光制導武器發展及應用概述[J].電光與控制，2015（10）.

作者簡介：唐金力（1981—），男，漢族，吉林長春人，碩士，工程師，主要研究方向：激光探測。