CN103175621A

CN103175621A - 一种运动状态下的身管表面温度测试系统及方法

Info

Publication number: CN103175621A
Application number: CN2013100419190A
Authority: CN
Inventors: 赖富文; 王文廉; 张志杰; 雷铁新
Original assignee: North University of China
Current assignee: North University of China
Priority date: 2013-02-02
Filing date: 2013-02-02
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2033-02-02
Also published as: CN103175621B

Abstract

本发明涉及火炮身管表面温度测试技术，具体是一种运动状态下的身管表面温度测试系统及方法。本发明解决了现有火炮身管表面温度测试方法无法完成火炮在运动状态下的身管表面温度测试的问题。一种运动状态下的身管表面温度测试系统包括温度传感器、微型无线测试装置、以及手持式控制显示终端；所述温度传感器包括热电偶、以及短引线；所述微型无线测试装置包括壳体、信号接口、状态指示灯、第一天线、信号调理模块、A/D转换模块、第一无线收发模块、FLASH存储模块、FPGA控制模块、以及电池。本发明适用于测试火炮在运动状态下的身管表面温度。

Description

一种运动状态下的身管表面温度测试系统及方法

技术领域

本发明涉及火炮身管表面温度测试技术，具体是一种运动状态下的身管表面温度测试系统及方法。

背景技术

火炮身管表面温度的测试对于评价火炮身管强度和射击安全具有重要意义。在现有技术条件下，火炮身管表面温度测试方法主要包括接触式测温法和非接触式测温法。如图6所示，常规的接触式测温法主要采用热电偶4作为温度传感器，通过焊接法或圆环压紧法（如图7所示，通过圆环夹具25、压套26、压紧螺栓27将热电偶4固定在身管23的表面）将热电偶4固定在身管23的表面，同时通过长引线将热电偶4、采集仪28、主控计算机29进行连接，采集仪28和主控计算机29均远离火炮。常规的接触式测温法的问题在于：其一，当火炮在运动状态下进行射击时，身管会随着随动系统一起进行剧烈运动，长引线也会随着身管一起进行剧烈运动，导致长引线损坏，进而导致温度测试无法完成。其二，若通过焊接法固定热电偶，热电偶的固定接触点的面积较小，当火炮在运动状态下进行射击时，热电偶在身管的剧烈冲击下容易发生脱落，进而导致温度测试无法完成。其三，若通过圆环压紧法固定热电偶，由于身管表面多为锥形表面，热电偶难以固定牢靠，而且当火炮在运动状态下进行射击时，身管会发生热胀，圆环夹具会对发生热胀的身管产生紧箍作用，导致身管损坏或炸膛，进而导致温度测试无法完成，并影响火炮的射击安全性。非接触式测温法主要采用红外热像仪。非接触式测温法的问题在于：当火炮在运动状态下进行射击时，身管会随着火炮随动系统一起进行剧烈运动，导致身管脱离红外热像仪的视场，进而导致温度测试无法完成。综上所述，现有火炮身管表面温度测试方法由于自身原理所限，均无法完成火炮在运动状态下的身管表面温度测试。基于此，有必要发明一种全新的火炮身管表面温度测试技术，以解决现有火炮身管表面温度测试方法存在的上述问题。

发明内容

本发明为了解决现有火炮身管表面温度测试方法无法完成火炮在运动状态下的身管表面温度测试的问题，提供了一种运动状态下的身管表面温度测试系统及方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种运动状态下的身管表面温度测试系统，包括温度传感器、微型无线测试装置、以及手持式控制显示终端；所述温度传感器包括热电偶、以及短引线；所述微型无线测试装置包括壳体、信号接口、状态指示灯、第一天线、信号调理模块、A/D转换模块、第一无线收发模块、FLASH存储模块、FPGA控制模块、以及电池；所述手持式控制显示终端包括第二天线、第二无线收发模块、状态监控模块、温度曲线显示模块、报警模块、显示触摸屏、以及ARM控制器；其中，壳体的外底面为凹弧形外底面；信号接口安装于壳体的外侧面；状态指示灯和第一天线均安装于壳体的外顶面；信号调理模块、A/D转换模块、第一无线收发模块、FLASH存储模块、FPGA控制模块、电池均安装于壳体的内腔；热电偶的信号输出端通过短引线与信号接口连接；信号接口与信号调理模块的信号输入端连接；状态指示灯的信号输入端与FPGA控制模块的信号输出端连接；第一天线的信号传输端与第一无线收发模块的信号传输端双向连接；信号调理模块的信号输出端与A/D转换模块的信号输入端连接；A/D转换模块的信号传输端、第一无线收发模块的信号传输端、FLASH存储模块的信号传输端均与FPGA控制模块的信号传输端双向连接；第二天线的信号传输端与第一天线的信号传输端双向无线连接；第二无线收发模块的信号传输端与第二天线的信号传输端双向连接；第二无线收发模块的信号传输端、状态监控模块的信号传输端、温度曲线显示模块的信号传输端、报警模块的信号传输端、显示触摸屏的信号传输端均与ARM控制器的信号传输端双向连接。

一种运动状态下的身管表面温度测试方法（该方法在如本发明所述的一种运动状态下的身管表面温度测试系统中完成），该方法是采用如下步骤实现的：

a.将热电偶焊接于身管表面，并采用弧形压片将热电偶压紧，然后采用耐高温胶将弧形压片粘贴于身管表面；同时将壳体的外底面贴附固定于身管表面；

b.当火炮在运动状态下进行射击时，温度传感器和微型无线测试装置均随着身管一起运动；热电偶采集身管表面温度信号，并通过信号接口将采集到的温度信号发送至信号调理模块；信号调理模块对接收到的温度信号依次进行放大、偏置、滤波、冷端补偿，然后将温度信号发送至A/D转换模块；A/D转换模块根据来自FPGA控制模块的控制指令对接收到的温度信号进行模数转换，然后将温度信号发送至FPGA控制模块；FPGA控制模块对接收到的温度信号进行处理，然后将温度信号发送至FLASH存储模块进行存储，同时依次通过第一无线收发模块、第一天线、第二天线、第二无线收发模块将接收到的温度信号无线发送至ARM控制器；ARM控制器对接收到的温度信号进行处理，然后将温度信号同步发送至状态监控模块、温度曲线显示模块、报警模块、显示触摸屏；状态监控模块根据接收到的温度信号监控身管表面温度状态；温度曲线显示模块根据接收到的温度信号显示身管表面温度曲线；报警模块根据接收到的温度信号对身管表面温度限值进行报警；显示触摸屏设置系统的工作参数。

与现有火炮身管表面温度测试方法相比，本发明所述的一种运动状态下的身管表面温度测试系统及方法具有如下优点：一、与常规接触式测温法相比，本发明所述的一种运动状态下的身管表面温度测试系统及方法通过短引线将热电偶与微型无线测试装置进行连接。当测试火炮在运动状态下的身管表面温度时，温度传感器和微型无线测试装置均随着身管一起运动，因此即使身管剧烈运动，短引线也不会损坏，由此保证了温度测试能够顺利完成。同时，本发明所述的一种运动状态下的身管表面温度测试系统及方法通过弧形压片和耐高温胶将热电偶压紧固定在身管上，弧形压片能够与身管的锥形表面吻合，增大热电偶的固定接触点面积，使得热电偶在身管的剧烈冲击下不易发生脱落。耐高温胶能够将热电偶牢靠地固定在身管上。弧形压片还能够避免对热胀的身管产生紧箍作用，由此保证了温度测试能够顺利完成，并保证了火炮的射击安全性。二、与非接触式测温法相比，本发明所述的一种运动状态下的身管表面温度测试系统及方法采用热电偶作为温度传感器，当测试火炮在运动状态下的身管表面温度时，热电偶随着身管一起运动，因此即使身管剧烈运动，身管也不会脱离热电偶，由此保证了温度测试能够顺利完成。三、本发明所述的一种运动状态下的身管表面温度测试系统及方法增设了温度限值报警功能，由此进一步提高了火炮的射击安全性。

本发明有效解决了现有火炮身管表面温度测试方法无法完成火炮在运动状态下的身管表面温度测试的问题，适用于测试火炮在运动状态下的身管表面温度。

附图说明

图1是本发明的一种运动状态下的身管表面温度测试系统的结构示意图。

图2是本发明的微型无线测试装置的外部结构示意图。

图3是本发明的微型无线测试装置的内部结构示意图。

图4是本发明的手持式控制显示终端的结构示意图。

图5是本发明的一种运动状态下的身管表面温度测试方法的步骤a的示意图。

图6是常规接触式测温法的示意图。

图7是圆环压紧法的示意图。

图中：1-温度传感器，2-微型无线测试装置，3-手持式控制显示终端，4-热电偶，5-短引线，6-壳体，7-信号接口，8-状态指示灯，9-第一天线，10-信号调理模块，11-A/D转换模块，12-第一无线收发模块，13-FLASH存储模块，14-FPGA控制模块，15-电池，16-第二天线，17-第二无线收发模块，18-状态监控模块，19-温度曲线显示模块，20-报警模块，21-显示触摸屏，22-ARM控制器，23-身管，24-弧形压片，25-圆环夹具，26-压套，27-压紧螺栓，28-采集仪，29-主控计算机。

具体实施方式

一种运动状态下的身管表面温度测试系统，包括温度传感器1、微型无线测试装置2、以及手持式控制显示终端3；所述温度传感器1包括热电偶4、以及短引线5；所述微型无线测试装置2包括壳体6、信号接口7、状态指示灯8、第一天线9、信号调理模块10、A/D转换模块11、第一无线收发模块12、FLASH存储模块13、FPGA控制模块14、以及电池15；所述手持式控制显示终端3包括第二天线16、第二无线收发模块17、状态监控模块18、温度曲线显示模块19、报警模块20、显示触摸屏21、以及ARM控制器22；

其中，壳体6的外底面为凹弧形外底面；信号接口7安装于壳体6的外侧面；状态指示灯8和第一天线9均安装于壳体6的外顶面；信号调理模块10、A/D转换模块11、第一无线收发模块12、FLASH存储模块13、FPGA控制模块14、电池15均安装于壳体6的内腔；热电偶4的信号输出端通过短引线5与信号接口7连接；信号接口7与信号调理模块10的信号输入端连接；状态指示灯8的信号输入端与FPGA控制模块14的信号输出端连接；第一天线9的信号传输端与第一无线收发模块12的信号传输端双向连接；信号调理模块10的信号输出端与A/D转换模块11的信号输入端连接；A/D转换模块11的信号传输端、第一无线收发模块12的信号传输端、FLASH存储模块13的信号传输端均与FPGA控制模块14的信号传输端双向连接；第二天线16的信号传输端与第一天线9的信号传输端双向无线连接；第二无线收发模块17的信号传输端与第二天线16的信号传输端双向连接；第二无线收发模块17的信号传输端、状态监控模块18的信号传输端、温度曲线显示模块19的信号传输端、报警模块20的信号传输端、显示触摸屏21的信号传输端均与ARM控制器22的信号传输端双向连接。

a.将热电偶4焊接于身管23表面，并采用弧形压片24将热电偶4压紧，然后采用耐高温胶将弧形压片24粘贴于身管23表面；同时将壳体6的外底面贴附固定于身管23表面；

b.当火炮在运动状态下进行射击时，温度传感器1和微型无线测试装置2均随着身管23一起运动；热电偶4采集身管23表面温度信号，并通过信号接口7将采集到的温度信号发送至信号调理模块10；信号调理模块10对接收到的温度信号依次进行放大、偏置、滤波、冷端补偿，然后将温度信号发送至A/D转换模块11；A/D转换模块11根据来自FPGA控制模块14的控制指令对接收到的温度信号进行模数转换，然后将温度信号发送至FPGA控制模块14；FPGA控制模块14对接收到的温度信号进行处理，然后将温度信号发送至FLASH存储模块13进行存储，同时依次通过第一无线收发模块12、第一天线9、第二天线16、第二无线收发模块17将接收到的温度信号无线发送至ARM控制器22；ARM控制器22对接收到的温度信号进行处理，然后将温度信号同步发送至状态监控模块18、温度曲线显示模块19、报警模块20、显示触摸屏21；状态监控模块18根据接收到的温度信号监控身管23表面温度状态；温度曲线显示模块19根据接收到的温度信号显示身管23表面温度曲线；报警模块20根据接收到的温度信号对身管23表面温度限值进行报警；显示触摸屏21设置系统的工作参数。

具体实施时，热电偶4采用贴片式K型热电偶，其测试温度不低于于800℃。壳体6采用钢质材料制成。第一天线9、第二天线16均采用2.4GHz微带贴片天线。第一无线收发模块12、第二无线收发模块17均采用Wi-Fi无线收发模块。电池15采用低温可充电电池。耐高温胶的耐高温不低于800℃。

Claims

1.一种运动状态下的身管表面温度测试系统，其特征在于：包括温度传感器（1）、微型无线测试装置（2）、以及手持式控制显示终端（3）；所述温度传感器（1）包括热电偶（4）、以及短引线（5）；所述微型无线测试装置（2）包括壳体（6）、信号接口（7）、状态指示灯（8）、第一天线（9）、信号调理模块（10）、A/D转换模块（11）、第一无线收发模块（12）、FLASH存储模块（13）、FPGA控制模块（14）、以及电池（15）；所述手持式控制显示终端（3）包括第二天线（16）、第二无线收发模块（17）、状态监控模块（18）、温度曲线显示模块（19）、报警模块（20）、显示触摸屏（21）、以及ARM控制器（22）；

其中，壳体（6）的外底面为凹弧形外底面；信号接口（7）安装于壳体（6）的外侧面；状态指示灯（8）和第一天线（9）均安装于壳体（6）的外顶面；信号调理模块（10）、A/D转换模块（11）、第一无线收发模块（12）、FLASH存储模块（13）、FPGA控制模块（14）、电池（15）均安装于壳体（6）的内腔；热电偶（4）的信号输出端通过短引线（5）与信号接口（7）连接；信号接口（7）与信号调理模块（10）的信号输入端连接；状态指示灯（8）的信号输入端与FPGA控制模块（14）的信号输出端连接；第一天线（9）的信号传输端与第一无线收发模块（12）的信号传输端双向连接；信号调理模块（10）的信号输出端与A/D转换模块（11）的信号输入端连接；A/D转换模块（11）的信号传输端、第一无线收发模块（12）的信号传输端、FLASH存储模块（13）的信号传输端均与FPGA控制模块（14）的信号传输端双向连接；第二天线（16）的信号传输端与第一天线（9）的信号传输端双向无线连接；第二无线收发模块（17）的信号传输端与第二天线（16）的信号传输端双向连接；第二无线收发模块（17）的信号传输端、状态监控模块（18）的信号传输端、温度曲线显示模块（19）的信号传输端、报警模块（20）的信号传输端、显示触摸屏（21）的信号传输端均与ARM控制器（22）的信号传输端双向连接。

2.一种运动状态下的身管表面温度测试方法，该方法在如权利要求1所述的一种运动状态下的身管表面温度测试系统中完成，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：

a.将热电偶（4）焊接于身管（23）表面，并采用弧形压片（24）将热电偶（4）压紧，然后采用耐高温胶将弧形压片（24）粘贴于身管（23）表面；同时将壳体（6）的外底面贴附固定于身管（23）表面；

b.当火炮在运动状态下进行射击时，温度传感器（1）和微型无线测试装置（2）均随着身管（23）一起运动；热电偶（4）采集身管（23）表面温度信号，并通过信号接口（7）将采集到的温度信号发送至信号调理模块（10）；信号调理模块（10）对接收到的温度信号依次进行放大、偏置、滤波、冷端补偿，然后将温度信号发送至A/D转换模块（11）；A/D转换模块（11）根据来自FPGA控制模块（14）的控制指令对接收到的温度信号进行模数转换，然后将温度信号发送至FPGA控制模块（14）；FPGA控制模块（14）对接收到的温度信号进行处理，然后将温度信号发送至FLASH存储模块（13）进行存储，同时依次通过第一无线收发模块（12）、第一天线（9）、第二天线（16）、第二无线收发模块（17）将接收到的温度信号无线发送至ARM控制器（22）；ARM控制器（22）对接收到的温度信号进行处理，然后将温度信号同步发送至状态监控模块（18）、温度曲线显示模块（19）、报警模块（20）、显示触摸屏（21）；状态监控模块（18）根据接收到的温度信号监控身管（23）表面温度状态；温度曲线显示模块（19）根据接收到的温度信号显示身管（23）表面温度曲线；报警模块（20）根据接收到的温度信号对身管（23）表面温度限值进行报警；显示触摸屏（21）设置系统的工作参数。