CN102545847B - 智能火工品等效器及脉冲时序信号测量方法 - Google Patents

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Abstract

智能火工品等效器及脉冲时序信号测量方法，属于供电通路检测领域，涉及时序信号处理、FPGA和虚拟仪器技术。为了解决在等效火工品中不能测量时序指令、弹上仪器不安全、信号采集不及时问题。它包括高、低压时序输入端子、等效器高、低压输入级电路、高低压切换电路、状态指示灯、I/O控制电路、5V和24V电源；高低脉宽时序测量电路、光电隔离数字输入输出模块、104总线、PC104主机和PC104主机电源；脉冲时序信号测量方法为：初始化；板卡自检，自检完成执行下一步，否则重复执行；高、低压自检，高、低压自检没完成返回板卡自检，高、低压自检完成进行高、低压检测；完成后将数据进行显示和存储。用于火工品等效器制造中。

Description

智能火工品等效器及脉冲时序信号测量方法
技术领域
本发明属于火工品供电通路的检测管理技术领域，涉及时序信号的检测、处理、FPGA技术和虚拟仪器应用技术。
背景技术
随着对导弹各项性能的要求越来越高，装载于弹上的火工品数量也在不断增加，通常包括发动机点火、级间分离、弹翼展开、尾翼展开等，其状态直接影响导弹飞行情况及靶标的命中率。因此，弹上火工品及相应的供电通路与时序指令(脉冲时序)的可靠就显得非常重要，在导弹发射前应对其进行测试检查，尤其是导弹列装后经过长期贮存时，需对其进行更加严格的检测。目前，在弹上火工品发射前，所采用的传统的火工品等效器仅能够测试供电通路是否正常，无法完成对时序指令(脉冲时序)的测试，因此，研制新型智能火工品等效器，实现弹上火工品供电通路以及时序指令(脉冲时序)的多参数一体化测试，可以极大提高导弹射前测试的可靠性及智能化程度。
发明内容
本发明是为了解决在等效火工品中不能进行时序指令(脉冲时序)的测量、等效器与弹上设备之间有传导干扰弹上仪器不够安全、信号采集不够及时准确的问题，提出的智能火工品等效器及脉冲时序信号测量方法。
本发明的智能火工品等效器包括输入级预处理电路和脉宽测试系统，输入级预处理电路由低压时序预处理电路和高压时序预处理电路组成；
输入级预处理电路包括低压时序输入端子、等效器低压输入级电路、高低压切换电路、高压时序输入端子、等效器高压输入级电路、状态指示灯、I/O控制电路、5V电源和24V电源；低压时序通过低压时序输入端子的低压时序信号输入端输入，低压时序输入端子的低压时序信号输出端与等效器低压输入级电路相连接，等效器低压输入级电路的低压信号输出端与高低压切换电路相连接，高压时序通过高压时序输入端子的高压时序信号输入端输入，高压时序输入端子的高压时序信号输出端与等效器高压输入级电路相连接，等效器高压输入级电路的高压信号输出端与高低压切换电路相连接，5V电源为等效器低压输入级电路、高低压切换电路和等效器高压输入级电路提供5V工作电压，24V电源为状态指示灯和I/O控制电路提供24V工作电压；
脉宽测试系统包括高低脉宽时序测量电路、光电隔离数字输入输出模块、104总线、PC104主机和PC104主机电源；高低压切换电路的高低压选择时序信号输出端与高低脉宽时序测量电路的高低压选择时序信号输入端相连接，光电隔离数字输入输出模块的第一数字信号输出端与高低压切换电路的数字信号输入端相连接，光电隔离数字输入输出模块的第二数字信号输出端与状态指示灯的数字信号输入端相连接，光电隔离数字输入输出模块的数字信号输入输出端与I/O控制电路的数字信号输入输出端相连接，高低脉宽时序测量电路和光电隔离数字输入输出模块通过104总线与PC104主机相连接，PC104主机电源为高低脉宽时序测量电路、光电隔离数字输入输出模块和PC104主机提供工作电压。
本发明的基于智能火工品等效器的脉冲时序信号测量方法，其具体过程为：
步骤一、对系统进行初始化；
步骤二、进行板卡自检，如果自检完成则执行步骤三，否则重复执行步骤二；自检完成的标准为板卡运行能够正常计数，并且I/O接口电路功能正常；
步骤三、进行高压自检和低压自检，如果高压自检或低压自检没有完成，则返回步骤二，如果高压自检完成，则进行高压检测，如果低压自检完成，则进行低压检测；
步骤四、高压检测和低压检测完成后停止检测，并将数据进行显示和存储。
本发明克服了在等效火工品中进行时序指令(脉冲时序)测量的问题；实现了等效器输入级与处理级完全实现物理隔离，避免等效器与弹上设备的传导干扰，保证了弹上仪器的安全；基于FPGA进行脉宽测量，保证信号采集的实时性和准确性，可以多卡同步测量，具备良好的扩展性，满足超大规模火工品路数的等效要求。
附图说明
图1是本发明的智能火工品等效器硬件结构框图，图2是高低脉宽时序测量电路的硬件结果框图，图3是脉冲时序信号测量软件运行流程图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，智能火工品等效器，它包括输入级预处理电路1和脉宽测试系统2，输入级预处理电路1由低压时序预处理电路和高压时序预处理电路组成；
输入级预处理电路1包括低压时序输入端子3、等效器低压输入级电路4、高低压切换电路5、高压时序输入端子6、等效器高压输入级电路7、状态指示灯8、I/O控制电路9、5V电源10和24V电源11，
低压时序通过低压时序输入端子3的低压时序信号输入端输入，低压时序输入端子3的低压时序信号输出端与等效器低压输入级电路4相连接，等效器低压输入级电路4的低压信号输出端与高低压切换电路5相连接，高压时序通过高压时序输入端子6的高压时序信号输入端输入，高压时序输入端子6的高压时序信号输出端与等效器高压输入级电路7相连接，等效器高压输入级电路7的高压信号输出端与高低压切换电路5相连接，5V电源10为等效器低压输入级电路4、高低压切换电路5和等效器高压输入级电路7提供5V工作电压，24V电源11为状态指示灯8和I/O控制电路9提供24V工作电压；
脉宽测试系统2包括高低脉宽时序测量电路12、光电隔离数字输入输出模块13、104总线14、PC104主机15和PC104主机电源16，
高低压切换电路5的高低压选择时序信号输出端与高低脉宽时序测量电路12的高低压选择时序信号输入端相连接，光电隔离数字输入输出模块13的第一数字信号输出端与高低压切换电路5的数字信号输入端相连接，光电隔离数字输入输出模块13的第二数字信号输出端与状态指示灯8的数字信号输入端相连接，光电隔离数字输入输出模块13的数字信号输入输出端与I/O控制电路9的数字信号输入输出端相连接，高低脉宽时序测量电路12和光电隔离数字输入输出模块13通过104总线14与PC104主机15相连接，PC104主机电源16为高低脉宽时序测量电路12、光电隔离数字输入输出模块13和PC104主机15提供工作电压。
本实施方式中，PC104主机15外接USB接口、LCD接口和键盘接口。
本实施方式中，等效器低压输入级电路4用于输入保护、脉冲检测、整形和钳位；等效器高压输入级电路7用于钳位保护。
具体实施方式二、结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的区别在于，高低脉宽时序测量电路12包括FPGA12-1、光电耦合电路12-2、晶振12-3和脉冲输入电路12-4，FPGA12-1包括第一计数模块12-1-1、第二计数模块12-1-2、数据选择器12-1-3、FIFO存储器12-1-4、数据锁存器12-1-5、地址译码器12-1-6和I/O接口电路12-1-7，
脉冲输入电路12-4的脉冲信号输出端与光电耦合电路12-2的脉冲信号输入端相连接，光电耦合电路12-2的脉冲信号输出端与第一计数模块12-1-1的脉冲信号输入端相连接，晶振12-3的脉冲信号输出端与第二计数模块12-1-2的脉冲信号输入端相连接，第一计数模块12-1-1的数据信号输出端与数据选择器12-1-3的第一数据信号输入端相连接，第二计数模块12-1-2的数据信号输出端与数据选择器12-1-3的第二数据信号输入端相连接，数据选择器12-1-3的数据结果输出端与FIFO存储器12-1-4的数据结果输入端相连接，FIFO存储器12-1-4的数据信号输入输出端与数据锁存器12-1-5的数据信号输入输出端相连接，FIFO存储器12-1-4的地址信号输入输出端与地址译码器12-1-6的地址信号输入输出端相连接，数据锁存器12-1-5的数据总线输入输出端与104总线14的数据总线输入输出端相连接，地址译码器12-1-6的地址总线输入输出端与104总线14的地址总线输入输出端相连接，FPGA12-1通过I/O接口电路12-1-7输入输出信号。
本实施方式中，FIFO存储器即为First Input First Output，先入先出存储器。
具体实施方式三、结合图3说明本实施方式，基于智能火工品等效器的脉冲时序信号测量方法，其具体过程为：
步骤一、对系统进行初始化；
步骤二、进行板卡自检，如果自检完成则执行步骤三，否则重复执行步骤二；自检完成的标准为板卡运行能够正常计数，并且I/O接口电路功能正常；
步骤三、进行高压自检和低压自检，如果高压自检或低压自检没有完成，则返回步骤二，如果高压自检完成，则进行高压检测，如果低压自检完成，则进行低压检测；
步骤四、高压检测和低压检测完成后停止检测，并将数据进行显示和存储。
具体实施方式四、本实施方式与具体实施方式三的区别在于：步骤三中所述高压自检的方法为：向高压输入端子引入标准28V电压脉冲信号，等效器通过所有通道都能检测到信号，并且脉宽精度在0.5ms以内。
具体实施方式五、本实施方式与具体实施方式三的区别在于：步骤三中所述低压自检的方法为：向低压输入端子引入标准为35mA的电流脉冲信号，等效器通过所有通道都能检测到信号，并且脉宽精度在0.5ms以内。
具体实施方式六、本实施方式与具体实施方式三的区别在于：步骤三中所述高压检测检测的信号为28V-32V的电压脉冲信号；步骤三中所述的低压检测检测的信号为20mA-160mA的电流脉冲信号。

Claims (2)

1.智能火工品等效器，其特征在于：它包括输入级预处理电路(1)和脉宽测试系统(2)，输入级预处理电路(1)由低压时序预处理电路和高压时序预处理电路组成；
输入级预处理电路(1)包括低压时序输入端子(3)、等效器低压输入级电路(4)、高低压切换电路(5)、高压时序输入端子(6)、等效器高压输入级电路(7)、状态指示灯(8)、I/O控制电路(9)、5V电源(10)和24V电源(11)，
低压时序通过低压时序输入端子(3)的低压时序信号输入端输入，低压时序输入端子(3)的低压时序信号输出端与等效器低压输入级电路(4)相连接，等效器低压输入级电路(4)的低压信号输出端与高低压切换电路(5)相连接，高压时序通过高压时序输入端子(6)的高压时序信号输入端输入，高压时序输入端子(6)的高压时序信号输出端与等效器高压输入级电路(7)相连接，等效器高压输入级电路(7)的高压信号输出端与高低压切换电路(5)相连接，5V电源(10)为等效器低压输入级电路(4)、高低压切换电路(5)和等效器高压输入级电路(7)提供5V工作电压，24V电源(11)为状态指示灯(8)和I/O控制电路(9)提供24V工作电压；
脉宽测试系统(2)包括高低脉宽时序测量电路(12)、光电隔离数字输入输出模块(13)、104总线(14)、PC104主机(15)和PC104主机电源(16)，
高低压切换电路(5)的高低压选择时序信号输出端与高低脉宽时序测量电路(12)的高低压选择时序信号输入端相连接，光电隔离数字输入输出模块(13)的第一数字信号输出端与高低压切换电路(5)的数字信号输入端相连接，光电隔离数字输入输出模块(13)的第二数字信号输出端与状态指示灯(8)的数字信号输入端相连接，光电隔离数字输入输出模块(13)的数字信号输入输出端与I/O控制电路(9)的数字信号输入输出端相连接，高低脉宽时序测量电路(12)和光电隔离数字输入输出模块(13)通过104总线(14)与PC104主机(15)相连接，PC104主机电源(16)为高低脉宽时序测量电路(12)、光电隔离数字输入输出模块(13)和PC104主机(15)提供工作电压。
2.根据权利要求1所述的智能火工品等效器，其特征在于：高低脉宽时序测量电路(12)包括FPGA(12-1)、光电耦合电路(12-2)、晶振(12-3)和脉冲输入电路(12-4)，FPGA(12-1)包括第一计数模块(12-1-1)、第二计数模块(12-1-2)、数据选择器(12-1-3)、FIFO存储器(12-1-4)、数据锁存器(12-1-5)、地址译码器(12-1-6)和I/O接口电路(12-1-7)，
脉冲输入电路(12-4)的脉冲信号输出端与光电耦合电路(12-2)的脉冲信号输入端相连接，光电耦合电路(12-2)的脉冲信号输出端与第一计数模块(12-1-1)的脉冲信号输入端相连接，晶振(12-3)的脉冲信号输出端与第二计数模块(12-1-2)的脉冲信号输入端相连接，第一计数模块(12-1-1)的数据信号输出端与数据选择器(12-1-3)的第一数据信号输入端相连接，第二计数模块(12-1-2)的数据信号输出端与数据选择器(12-1-3)的第二数据信号输入端相连接，数据选择器(12-1-3)的数据结果输出端与FIFO存储器(12-1-4)的数据结果输入端相连接，FIFO存储器(12-1-4)的数据信号输入输出端与数据锁存器(12-1-5)的数据信号输入输出端相连接，FIFO存储器(12-1-4)的地址信号输入输出端与地址译码器(12-1-6)的地址信号输入输出端相连接，数据锁存器(12-1-5)的数据总线输入输出端与104总线(14)的数据总线输入输出端相连接，地址译码器(12-1-6)的地址总线输入输出端与104总线(14)的地址总线输入输出端相连接，FPGA(12-1)通过I/O接口电路(12-1-7)输入输出信号。
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