??? 武器的命中精度和爆炸威力是武器裝備的兩個最重要的戰術技術指標，水下爆炸壓力遙測系統是為考核水中兵器的水下爆炸威力及對艦船的毀傷能力而研制的，它可以對水下多個測點上的爆炸壓力峰值、沖擊波與二次波波形、爆心與測點間的距離等進行同時測量。
1 系統設計方案
??? 水下爆炸壓力遙測系統由兩部分組成：測量站和主控站。測量站由傳感器組、數據采集器、單片機控制系統、數字電臺等組成；主控站由數字電臺、通訊適配器、主控機及其輸入輸出設備組成。如圖1所示。

??? 其工作過程如下：爆炸發生后，測量站的壓力傳感器組將單次瞬態爆炸壓力波信號轉換為相應的電信號，送數據采集器進行采集，然后通過數字電臺發送采樣數據；主控站數字電臺收到采樣數據后，通過適配器與主控機建立通訊聯系，主控機接收并處理數據，顯示打印沖擊波峰值、沖擊波與二次波波形等。
2 關鍵技術?
2.1 擴頻通信技術?
??? Motorola公司生產的GM950I型電臺增加一個無線數傳Modem后，便成為具有擴頻功能的數字電臺。其原理是：在發送端用擴頻編碼去擴展信號頻譜，在接收端用相同的編碼解擴，使之還原成原始信號。具體做法是：發送端信號經模2加法器調制，再經過偽隨機碼發生器產生擴頻信號，加在載波調制器輸入端，利用QPSK方式調制成載波信號，調制后獲得的寬帶擴頻信號放大后發射出去；在接收端，射頻信號經放大、射頻寬帶濾波，由同步電路從發來的擴頻編碼的相位中拾取同步信號，經解擴后還原出原始信號。
??? 無線通信采用擴頻技術，由于擴頻信號隱藏在白噪聲中難以檢測，因而具有較好的通信保密性，同時使系統有較高的信噪比，抗干擾性能好，易于實現碼分多址。
??? 數字電臺與主控機的通信協議為：?
??? ·通信接口：標準串行RS?232接口，9線制全雙工方式；?
??? ·通信字格式：1位起始位，8位數據位，1位停止位；?
??? ·波特率：4800bau/s。?
2.2 數據采集技術?
??? 數據采集一般指將連續變化的模擬量轉換成離散的數字量，送處理機進行處理的過程。數據采集的核心是A/D轉換芯片的選取及其與處理機的接口方法。數據采集器的電路實現如圖2所示。

2.2.1 A/D轉換芯片的選取?
??? 水下爆炸壓力遙測系統的數據采集器采用MAXIM公司的MAX153芯片，這是一種基于半閃速技術的高速8位ADC，其主要特性如下：?
??? ·轉換時間為660ns；?
??? ·采樣速率為1Msps；?
??? ·內部采樣/保持；?
??? ·單/雙模擬輸入；?
??? ·單一＋5V或±5V供電；?
??? ·8位數據并行輸出。?
??? 選擇MAX153的主要原因是：對爆炸壓力波信號的采集要求有較高的采樣率，而對精度要求不高；MAX153外圍接口電路簡單；＋5V的供電，8位數據并行輸出，使之與8位單片機AT89C52的接口變得十分簡單。
2.2.2 采樣速率的轉換及采樣控制?
??? 水下爆炸信號的沖擊波波形尖銳，二次波波形平緩。為了節省存儲空間，選取沖擊波采樣速率為1Msps（快采），二次波采樣速率為40ksps（慢采）。硬件上分別設計快、慢采時鐘電路，由定時器設定快、慢采開始及結束時間，由此選通快、慢采時鐘電路，為MAX153的/WR和/RD引腳提供周期分別為1MHz和40kHz、負脈沖寬度為300 ns（/WR）和250 ns（/RD）的讀寫控制信號。
2.2.3 采集數據存儲?
??? 數據采集器上有一片容量為32K的高速非易失型RAM（HK1235），存儲采集數據占用28K，其中沖擊波數據12K，存入0000H~2FFFH單元；二次波數據16K，存入3000H~6FFFH單元，存滿28K后采樣自動停止。由四片SN74F161組成的16位計數器（只用低15位）作為存儲器地址產生器。
2.3 雙單片機控制技術?
??? 測量站采用蓄電池供電，為了減少能耗，延長工作時間，采用了雙單片機控制技術，即，一片89C52作為值更CPU，一片89C52作為主CPU，分開供電，獨立執行各自的功能。剛開機時，值更CPU工作，接收、執行并應答主控站的遙控命令；測量準備時，主控站發遙控開機命令，繼電器動作使主CPU上電工作，延時6s后主CPU接管與主控站的通信，值更CPU則退出通信狀態，等待接收主CPU的命令。值更CPU主要完成開關機、測量系統自檢、串行通訊、電源監視等功能；主CPU主要完成地址譯碼、峰值檢測、數據傳輸控制、鍵盤與顯示控制等功能。其功能框圖如圖3所示。
2.4 抗干擾技術?
2.4.1 強干擾環境下的遠距離無線通信技術?
??? 測量站置于海平面的浮體上，主控站設在岸基或海上的動力艦船上，通信距離為5km-10km。由于海水吸收電磁波，且艦船周圍電磁干擾比較嚴重，通信條件惡劣，必須采取必要的抗干擾措施。
??? (1)? 天線
??? 天線的架設高度及其增益直接影響著通信距離和通信質量。針對海水吸收電磁波、船上干擾源多的情況，特制防雷電、抗強電磁干擾和多徑干擾的可伸縮全向天線。架設高度為10m-20m，增益為6dB~10dB，通信質量很好。
??? (2)? 冗余設計
??? 采用兩套頻點不同的數字電臺作為冗余設計，在頻點的選擇上避開當地環境的主要干擾頻帶。
2.4.2 電源抗干擾技術?
??? 用電源電壓監視器抗電源干擾，是一種行之有效的方法。系統采用ADM696芯片，確保上電復位，防止斷電或電壓較低時代碼出錯；無論何時，只要電源電壓低于復位門限，復位端就能可靠復位，同時能檢測出電源瞬時降壓的干擾脈沖，并產生執行信號使系統可靠復位。
2.4.3 軟件抗干擾技術?
??? 軟件設計時采用的抗干擾措施主要有：
??? (1)? 看門狗Watchdog，亦稱程序運行監視器，能有效防止單片機系統在不可預測干擾作用下的程序執行紊亂問題。?
??? (2)? 軟件陷阱與指令冗余。通過在關鍵的地方人為地插入一些單字節指令，將已經跑飛的程序拉回來。如下面的三字節指令：?
??? NOP?
??? NOP?
??? LJMP? ERROR?
??? (3)? 關鍵字重送技術。在系統程序正確執行的情況下，有些單片機系統的外圍芯片受干擾后易丟失控制字，而通過在程序的適當位置重送這些控制字，可有效避免這種情況的發生。此外，系統還采取了光電隔離、使用多層電路板、數字地和模擬地單點星形連接且靠近電源、加粗電源線和地線等一系列抗干擾措施。
3 系統軟件設計
??? 系統軟件包括測控軟件和處理軟件兩部分。

3.1 測控軟件
??? (1) 測控軟件的主要任務是：對系統進行初始化、自檢，預置各種參數，處理鍵盤輸入和液晶屏顯示，存儲、傳輸采樣數據，實時通信控制，抗干擾設計。?
??? (2) 測控軟件用匯編語言編寫，其功能模塊如圖4所示。?

??? (3) 通信控制方法
??? 測控軟件中通信控制模塊至關重要，通信程序一旦出現問題，整個系統就會癱瘓，采取差錯控制與容錯技術是非常重要的。
??? ·主控站發送的命令中包含一定數量的同步符FFH和三字節的密碼，測量站在連續收到5個同步符后進行密碼驗證，驗證通過后正式接收命令字節；如未通過，則測量站發一信號讓主控站重發，三次驗證不過則停發該命令；測量站發/主控站收時，與此相同。?
??? ·一條命令由三字節構成，第二字節等于第一字節加15H，第三字節等于第二字節加16H，同時每一個字節后面都標明后面剩余字節的個數，如果收到的命令不符合遞增規則或字節數不符，則重發該命令，連續三次錯誤時停發。
??? ·主控站每發一個命令，測量站都回送一個應答信號，該應答信號中包含原命令樣本。
3.2 處理軟件
??? 處理軟件以Power Builder和Visual C＋＋為開發工具，數據管理部分的軟件設計以Windows?9X為運行環境，采用Windows視窗技術，界面友好，操作直觀簡便。處理軟件功能模塊如圖5所示。
??? 系統軟件采用模塊化設計和有效的通信控制方法，接收/發送數據時很少出現少收誤收現象，誤碼率低，系統具有較好的抗干擾性能，通信具實時性、可靠性、安全性。

4 結束語
??? 水下爆炸壓力遙測系統為水中兵器水下爆炸威力及其對艦船的毀傷能力的評估提供了一種較為先進的測量手段。該系統利用在無線通信領域較先進的擴頻通信技術、較完善的軟硬件設計和抗干擾措施，保證了系統工作的安全性和可靠性。系統同樣適用于其它水下爆炸物爆炸壓力等的測量，有較大的推廣價值。