平視顯示器中GRT燒蝕統(tǒng)計分析
吳衛(wèi)玲，王超勇
（海軍航空工程學院青島校區(qū)，山東青島266041）
摘要：CRT作為平視顯示器中的圖像源，其工作性能的好壞決定了平顯畫面的質(zhì)量。在分析平顯CRT燒蝕原因的基礎上，對相關電路進行了更改、對軟件進行了升級，并通過試驗驗證了改進措施的有效性，以期達到穩(wěn)定平顯性能的目的，提高裝機平顯產(chǎn)品質(zhì)量。
關鍵詞：平視顯示器；CRT；燒蝕
中圖分類號：V271.4 文章編號：1006 - 2394( 2016) 02 - 0039 - 03
0引言
平視顯示器（以下簡稱“平顯”）是現(xiàn)代軍用戰(zhàn)機中的主顯示器，承擔著顯示瞄準攻擊符號和飛行引導信息的功能�；诖耍斤@采用陰極射線管( CRT)作為圖像源。某型平顯設計定型并批量裝備部隊后，出現(xiàn)數(shù)起CRT管燒蝕故障，燒蝕現(xiàn)象表現(xiàn)為CRT中心燒蝕、隨機燒蝕和隨機亮點燒蝕。平顯批產(chǎn)交付時不存在上述情況，這三種故障均是在顯控分系統(tǒng)聯(lián)試中暴露出來的。為此院校和部隊合作對裝機CRT進行測試和統(tǒng)計分析，找出了故障原因，并給出了使用和維護建議。
1故障機理分析
某型平顯是某型飛機航電系統(tǒng)顯控分系統(tǒng)(簡稱DCMS)的外場可更換單元(LRU)，包括顯示組件和低壓電源兩部分，與機上電源系統(tǒng)、兩臺顯控處理機（分別簡稱DCMP1和DCMP2）以及正前方控制板(簡稱UFCP)有交聯(lián)關系，如圖1所示。
飛機電源系統(tǒng)同時給衍射平顯和DCMP供電。平顯上電后，高壓電源開始工作，為平顯的CRT各陽極提供電壓；DCMP上電后，產(chǎn)生平顯所需顯示信息(偏轉信號X、Y和輝亮信號HL)。顯控分系統(tǒng)中有兩臺DCMP，系統(tǒng)啟動后其中一臺DCMP作為主機（總線控制器），另外一臺作為從機（備份機）。當主機DC-MP發(fā)生故障時，雙機切換，由從機實施主機的功能，作為系統(tǒng)的總線控制器使用。
2 故障分析及定位
根據(jù)上述的基本原理可以得出，造成CRT燒蝕的根本原因只可能有兩種情況：一是CRT已經(jīng)加上高壓而DCMP未提供偏轉信號，二是偏轉信號偏轉速率慢，造成電子束在某一點上停留時間長。所以從這兩種情況出發(fā)，分析造成CRT燒蝕故障的可能原因如下：
2.1 DCMP1和DCMP2雙機切換引發(fā)故障
DCMP1和DCMP2雙機切換方式實質(zhì)就是DCMP主機先下電，而后DCMP從機再上電的過程。切換過程中，平顯的工作電源一直存在，說明平顯的高壓電源和CRT的燈絲電壓均正常，因此這一過程存在燒蝕CRT可能。
2.1.1 雙機切換造成陰極信號異常
衍射平顯設計了CRT保護電路，通過檢測偏轉信號變化率實現(xiàn)對CRT管的保護。保護電路的原理示意圖如圖2所示。
正常書寫字符時，偏轉信號有變化，保護電路輸出的保護信號為TTL高電平，打開后級電路，輝亮信號通過。當沒有字符書寫時，偏轉信號無變化，保護信號輸出TTL低電平，關閉后級電路，切斷輝亮信號，保護CRT。
經(jīng)試驗室測試發(fā)現(xiàn)，進行雙機切換時，DCMP斷電瞬間保護電路波形如圖3所示，保護信號的這種狀態(tài)使后級電路打開；而陰極輸出信號波形如圖4所示。
保持平顯視頻放大板柵極電位（假設-23 V）不變，CRT陰柵極的電壓差：
其中
分別對應顯示畫面的亮電平和暗電平，兩個數(shù)據(jù)均小于CRT的截止電壓，從而使得CRT陰極電位異常；而切換瞬間偏轉信號處于任意位置并歸零，所以CRT管屏會有隨機亮線，造成平顯CRT隨機燒蝕或中心燒蝕。
2.1.2雙機切換時偏轉信號轉換慢
測試表明雙機切換過程中偏轉信號轉換時間偏長，重新建立時間達6 ms，當CRT其他顯示條件滿足時，會在CRT管屏出現(xiàn)隨機亮線。
2.2衍射平顯先于顯控處理機上電
衍射平顯先于顯控處理機上電，此時衍射平顯的工作電源正常，但由于DCMP未上電，沒有偏轉信號或輝亮信號，這種情況可能導致CRT的燒蝕。
測試還發(fā)現(xiàn)，當平顯先于顯控機上電時，DCMP中的筆劃字符模塊輸出給衍射平顯的輝亮信號在200 ms內(nèi)維持TL高電平。這種異常的輝亮信號造成平顯在將近10個偏轉周期內(nèi)維持輝亮，在某偏轉位置長時間驟亮而燒蝕CRT，對CRT的危害較大。
2.3 DCMP先于衍射平顯下電
當DCMS下電時，衍射平顯的工作電源仍然存在但已沒有偏轉信號或輝亮信號，這種情況可能導致CRT的燒蝕。
衍射平顯設計有輝亮信號接口電路，將輸入的差分輝亮信號處理成單端輝亮信號，如圖5所示。
當DCMP下電后，輝亮信號H1+、Hl1-、H2+和H2 -消失。但測試表明，輝亮信號接收電路輸出為TTL高電平。如果此時保護電路失效，高電平的輝亮仍能在陰極放大，CRT的陰柵極的電壓差小于截止電壓，使電子束能夠持續(xù)發(fā)射，造成CRT的中心燒蝕。
3問題復現(xiàn)
為了能夠使故障復現(xiàn)試驗環(huán)境盡可能的接近外場，使故障復現(xiàn)更有說服力，借用正常的顯控分系統(tǒng)交付產(chǎn)品，外接調(diào)試試驗用的CRT管，進行故障復現(xiàn)工作。在進行試驗前，做了以下準備工作：
a．測量平顯的柵極電壓和陰極信號，確保產(chǎn)品是正常的交付狀態(tài)產(chǎn)品，與外場產(chǎn)品保持一致；
b．用示波器監(jiān)控平顯保護電路信號、衍射平顯輝 亮信號接口電路和DCMP輸出的輝亮信號；
c．將平顯亮度調(diào)至最大。
根據(jù)前面的分析，進行了DCMP雙機切換方式、衍射平顯先于DCMP上電和DCMP先于衍射平顯下電幾項測試。試驗復現(xiàn)了文中所描述的三種CRT燒蝕現(xiàn)象，信號測試結果也和分析相吻合。
4 改進措施及驗證情況
根據(jù)上述分析的原因，從以下幾方面進行了改進：
a．對衍射平顯CRT保護電路參數(shù)進行更改，使其能有效檢測電子束偏轉情況（偏轉信號）。在偏轉信號低于預設值時，關閉平顯陰極輝亮信號，切斷平顯CRT電子束。
b．對DCMP航電系統(tǒng)操作軟件進行修改。在DCMP1關機前，增加偏轉歸零操作指令，使平顯切換到DCMP2通道顯示畫面時，電子束能快速移動到位，減少亮線產(chǎn)生長度和持續(xù)時間。
c．為了解決衍射平顯先于顯控處理機上電時DCMP輸出給平顯的輝亮信號為TTL高電平的問題，在DCMP字符板差分電路的單端輸入輝亮信號增加下拉電阻，控制在上電配置時間內(nèi)輸出到平顯的輝亮信號為低電平。
d．對平顯的差分輝亮信號接收電路增加上下拉電阻，保證DCMP的輝亮信號消失時平顯差分接收后的輝亮信號為低電平。
經(jīng)過實驗室、裝機試飛驗證，說明上述改進措施有效可靠，可供其他型號平顯借鑒。
5結束語
平視顯示器中選用的CRT管屬于軍品，價格較高，而且由于長期工作于高亮度環(huán)境中，CRT燒蝕現(xiàn)象比較普遍，因此有必要在本文討論的提高軟硬件電路設計的基礎上，加強產(chǎn)品裝配過程監(jiān)督、改進裝備使用維護程序，多方面人手改善產(chǎn)品性能，提高CRT使用壽命。
