电火工品电安全性测试系统研制❋

陈 玲,徐建国,金昌根,高振洲

(武汉军械士官学校,湖北 武汉 430075)

0 引 言

弹药中常用的电火工品主要包括电底火、电点火具、电雷管和电点火头等[1],它们电安全性是否合格直接决定着弹药储存、运输、使用及技术处理是否安全[2－3],因此要求部队进行对电火工品的电安全性进行测试,并作为判定弹药质量状况的决策依据之一[4].目前部队所使用的设备是20世纪90年代中期定型生产的,所有步骤全部手动,测试过程繁琐,测试参数通过指针表头读数,参数设置精度低,测试结果需要人工计算处理和判定,无数据处理管理能力,自动化、数字化程度低,难以满足弹药质量管理信息化的要求.而数字线性电源技术[5],嵌入式微处理技术[6]和数字电子测量技术[7]为实现电火工品电安全性[7]高精度智能化测试提供了技术基础[8－9].

1 测试系统组成及工作原理

电火工品电安全性测试设备主要由综合测试仪,计算机,发火防护装置和配套的电火工品安装座,机柜,测试电缆等组成[10],如图 1所示.

图1 电火工品发火可靠性测试设备实物图Fig.1 Instrument for testing the firing reliability of electric explosive initiator

根据综合测试仪的工作流程在计算机中编写操作软件,通过软件选择电火工品电安全性测试项目,并设置测试需要的电流或电压.点击 “开始”按钮后,计算机指令经综合测试仪中的通讯模块转换后送到微型控制系统内,微型控制系统通过多路电子开关自动切换相应的检测电路,控制数字电源输出指定的电压、电流,对安装在防护装置上的电火工品进行电安全性测试.在测试过程中,综合测试仪中的信号采集系统实时采集测试数据,经微处理器处理后传输给计算机,计算机对检测结果进行分析,作出测试结果的判断,实现检测结果的数字化处理.测试系统的工作原理[11]如图 2所示.

2 测试系统软、硬件设计

2.1 测试系统硬件设计

系统主要硬件包括综合测试仪的数字电源,信号采集系统,微型控制系统和通讯模块.

2.1.1 数字电源及信号采集系统设计

数字电源是产生火工品测试用电参数的核心部件,所以它的性能必须稳定.基于数字电源电路技术完成了数字电源的设计,实现了稳定可靠的基本电源.另外,只有实时对数字电源的各输出端进行信号采集,才能将输出信息传给以微处理器为主的控制系统.为了保证信号采集的连续性、正确性和稳定性,基于数字化测量技术对信号采集系统进行了设计,保证了测试过程所有参数的实时采集和传递.数字电源电路和信号采集系统电路[12]如图 3所示(虚线以上为数字电源电路,虚线以下为信号采集电路).

2.1.2 微型控制系统和通讯模块设计

微型控制系统[13]把信号采集系统采集的信号转换成晶体管—晶体管逻辑(T TL)电平信号传给通讯模块,通讯模块再将 TT L电平信号转换成可供给计算机识别和处理的232电平信号,这样才能在操作软件界面上显示电参数.同样,由计算机操作界面输入的参数设置指令和操作指令,经通讯模块后转换成微型控制系统能够接收和处理的TT L电平信号;然后由微型控制系统控制数字电源输出相应的电信号,通过电子开关加到电火工品上进行发火可靠性测试.通讯模块主要完成信号类型转换功能,借鉴 232/485通讯模块进行设计.

微型控制系统主要以 MEGA16芯片为主,在外围设计滤波电路保证电路的抗干扰性,晶振电路控制芯片的工作频率,调试维护接口主要用于对芯片的内部程序进行维护,扩展接口可用于控制系统功能的进一步扩展,复位电路可将测试时设置的参数清零复位.

图3 数字电源电路与信号采集系统电路设计Fig.3 Circuits of digital power supply and sig nal acquisition system

2.2 测试系统软件设计[14]

测试系统软件设计包括两部分:一部分是微型控制系统中的控制程序,另一部分是计算机中的参数设置和结果判定程序.

2.2.1 微型控制系统中的控制程序设计

控制程序主要是接受由通讯模块转化的计算机指令,然后控制数字电源产生在计算机中所设置的电安全性测试参数,并自动选择测试电路.当收到由计算机传来的“开始”指令后,激活“电子开关”,向电火工品加电,进行电安全性测试;当测试完毕后,测试结果信息经信号采集系统采集后传给微型控制系统,控制程序再经通讯模块将其传给计算机进行处理.该程序采用 C语言编写.控制程序流程图如图 4所示.

图5 电安全性测试参数设置界面Fig.5 Interface of electric saflety parameters setting

2.2.2 计算机中参数设置和结果判定程序设计

计算机中参数设置和结果判定程序主要完成电参数设置,向微型控制系统程序发出操作指令和进行发火可靠性判定的功能,实现整个测试流程的数字化控制和测试结果的数字化判定.采用VB语言来编写参数设置和结果判定程序,参数设置界面如图5所示.可进行安全电压参数设置,安全电流参数设置,高压发火参数设置和通电时间设置,如图 6所示.

图6 电安全性结果判定界面Fig.6 Interface for judging electric safety results

除此之外,该程序还可自动生成测试结果报表,并自动存储,可随时查询,满足弹药质量信息管理信息化的要求.结果报表如图 7所示.

图7 测试结果报表Fig.7 Report fo rms of test result

3 结果判定方法

根据电火工品的阻值大小和在规定电参数下是否发火来判定电火工品的电安全性是否合格[15－16].判定方法如表 1所示.

表1 电火工品电安全性判据表Tab.1 Firing safety criterion of electric initiating explosive device

在进入测试界面后,第一项要用小电流测量电火工品的电阻值,如图8所示.如果电阻值不在规定值的范围内,则可直接判定为电安全性不合格;如果电阻值合格,则根据试验法要求,进行安全电压测试或安全电流测试;如果电火工品在规定的电流或电压作用下不发火,则证明其电安全性是合格的.表中 R代表实测电火工品电阻值,R1为试验法规定组织下限,R2为试验法规定阻值上限,I1为发火电流,U1为发火电压.

图8 电阻值测试界面Fig.8 Interface of resistance testing

4 结束语

采用嵌入式微处理器技术,数字电源技术与数字电子测量技术相结合,可实现电火工品电安全性的数字化判别,并且能够实现检测过程的智能化控制,保证了测试精度.该项技术成果能够解决部队电火工品电安全性测试精度低,自动化和数字化程度低的难题,满足了弹药质量管理信息化的要求.

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