吴卫玲，王超勇
（海军航空工程学院青岛校区，山东青岛266041）
摘要：CRT作为平视显示器中的图像源，其工作性能的好坏决定了平显画面的质量。在分析平显CRT烧蚀原因的基础上，对相关电路进行了更改、对软件进行了升级，并通过试验验证了改进措施的有效性，以期达到稳定平显性能的目的，提高装机平显产品质量。
关键词：平视显示器；CRT；烧蚀
中图分类号：V271.4 文章编号：1006 - 2394( 2016) 02 - 0039 - 03
0引言
平视显示器（以下简称“平显”）是现代军用战机中的主显示器，承担着显示瞄准攻击符号和飞行引导信息的功能。基于此，平显采用阴极射线管( CRT)作为图像源。某型平显设计定型并批量装备部队后，出现数起CRT管烧蚀故障，烧蚀现象表现为CRT中心烧蚀、随机烧蚀和随机亮点烧蚀。平显批产交付时不存在上述情况，这三种故障均是在显控分系统联试中暴露出来的。为此院校和部队合作对装机CRT进行测试和统计分析，找出了故障原因，并给出了使用和维护建议。
1故障机理分析
某型平显是某型飞机航电系统显控分系统(简称DCMS)的外场可更换单元(LRU)，包括显示组件和低压电源两部分，与机上电源系统、两台显控处理机（分别简称DCMP1和DCMP2）以及正前方控制板(简称UFCP)有交联关系，如图1所示。
飞机电源系统同时给衍射平显和DCMP供电。平显上电后，高压电源开始工作，为平显的CRT各阳极提供电压；DCMP上电后，产生平显所需显示信息(偏转信号X、Y和辉亮信号HL)。显控分系统中有两台DCMP，系统启动后其中一台DCMP作为主机（总线控制器），另外一台作为从机（备份机）。当主机DC-MP发生故障时，双机切换，由从机实施主机的功能，作为系统的总线控制器使用。
2 故障分析及定位
根据上述的基本原理可以得出，造成CRT烧蚀的根本原因只可能有两种情况：一是CRT已经加上高压而DCMP未提供偏转信号，二是偏转信号偏转速率慢，造成电子束在某一点上停留时间长。所以从这两种情况出发，分析造成CRT烧蚀故障的可能原因如下：
2.1 DCMP1和DCMP2双机切换引发故障
DCMP1和DCMP2双机切换方式实质就是DCMP主机先下电，而后DCMP从机再上电的过程。切换过程中，平显的工作电源一直存在，说明平显的高压电源和CRT的灯丝电压均正常，因此这一过程存在烧蚀CRT可能。
2.1.1 双机切换造成阴极信号异常
衍射平显设计了CRT保护电路，通过检测偏转信号变化率实现对CRT管的保护。保护电路的原理示意图如图2所示。
正常书写字符时，偏转信号有变化，保护电路输出的保护信号为TTL高电平，打开后级电路，辉亮信号通过。当没有字符书写时，偏转信号无变化，保护信号输出TTL低电平，关闭后级电路，切断辉亮信号，保护CRT。
经试验室测试发现，进行双机切换时，DCMP断电瞬间保护电路波形如图3所示，保护信号的这种状态使后级电路打开；而阴极输出信号波形如图4所示。
保持平显视频放大板栅极电位（假设-23 V）不变，CRT阴栅极的电压差：
其中
分别对应显示画面的亮电平和暗电平，两个数据均小于CRT的截止电压，从而使得CRT阴极电位异常；而切换瞬间偏转信号处于任意位置并归零，所以CRT管屏会有随机亮线，造成平显CRT随机烧蚀或中心烧蚀。
2.1.2双机切换时偏转信号转换慢
测试表明双机切换过程中偏转信号转换时间偏长，重新建立时间达6 ms，当CRT其他显示条件满足时，会在CRT管屏出现随机亮线。
2.2衍射平显先于显控处理机上电
衍射平显先于显控处理机上电，此时衍射平显的工作电源正常，但由于DCMP未上电，没有偏转信号或辉亮信号，这种情况可能导致CRT的烧蚀。
测试还发现，当平显先于显控机上电时，DCMP中的笔划字符模块输出给衍射平显的辉亮信号在200 ms内维持TL高电平。这种异常的辉亮信号造成平显在将近10个偏转周期内维持辉亮，在某偏转位置长时间骤亮而烧蚀CRT，对CRT的危害较大。
2.3 DCMP先于衍射平显下电
当DCMS下电时，衍射平显的工作电源仍然存在但已没有偏转信号或辉亮信号，这种情况可能导致CRT的烧蚀。
衍射平显设计有辉亮信号接口电路，将输入的差分辉亮信号处理成单端辉亮信号，如图5所示。
当DCMP下电后，辉亮信号H1+、Hl1-、H2+和H2 -消失。但测试表明，辉亮信号接收电路输出为TTL高电平。如果此时保护电路失效，高电平的辉亮仍能在阴极放大，CRT的阴栅极的电压差小于截止电压，使电子束能够持续发射，造成CRT的中心烧蚀。
3问题复现
为了能够使故障复现试验环境尽可能的接近外场，使故障复现更有说服力，借用正常的显控分系统交付产品，外接调试试验用的CRT管，进行故障复现工作。在进行试验前，做了以下准备工作：
a．测量平显的栅极电压和阴极信号，确保产品是正常的交付状态产品，与外场产品保持一致；
b．用示波器监控平显保护电路信号、衍射平显辉 亮信号接口电路和DCMP输出的辉亮信号；
c．将平显亮度调至最大。
根据前面的分析，进行了DCMP双机切换方式、衍射平显先于DCMP上电和DCMP先于衍射平显下电几项测试。试验复现了文中所描述的三种CRT烧蚀现象，信号测试结果也和分析相吻合。
4 改进措施及验证情况
根据上述分析的原因，从以下几方面进行了改进：
a．对衍射平显CRT保护电路参数进行更改，使其能有效检测电子束偏转情况（偏转信号）。在偏转信号低于预设值时，关闭平显阴极辉亮信号，切断平显CRT电子束。
b．对DCMP航电系统操作软件进行修改。在DCMP1关机前，增加偏转归零操作指令，使平显切换到DCMP2通道显示画面时，电子束能快速移动到位，减少亮线产生长度和持续时间。
c．为了解决衍射平显先于显控处理机上电时DCMP输出给平显的辉亮信号为TTL高电平的问题，在DCMP字符板差分电路的单端输入辉亮信号增加下拉电阻，控制在上电配置时间内输出到平显的辉亮信号为低电平。
d．对平显的差分辉亮信号接收电路增加上下拉电阻，保证DCMP的辉亮信号消失时平显差分接收后的辉亮信号为低电平。
经过实验室、装机试飞验证，说明上述改进措施有效可靠，可供其他型号平显借鉴。
5结束语
平视显示器中选用的CRT管属于军品，价格较高，而且由于长期工作于高亮度环境中，CRT烧蚀现象比较普遍，因此有必要在本文讨论的提高软硬件电路设计的基础上，加强产品装配过程监督、改进装备使用维护程序，多方面人手改善产品性能，提高CRT使用寿命。
