CN103344669A - 通用毁伤参数存储测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的通用毁伤参数存储测试系统属于爆炸场毁伤参数测试技术领域，该存储测试系统包括主控单元和若干个测试探测头，测试探测头均是集采集、编码、存储及数据传输于一体的测试装置，可根据测试要求分布到爆炸场各测试位置上，主控单元包括有控制模块、存储器组、无线模块、光纤模块等，分别与多个测试探测头通过光纤接口或无线接口进行通信与数据传输；优点有：该存储测试系统是一体化测量系统，将传感器、采集部分、控制部分集成一体，且密封在钢壳内不受压力、电磁干扰等，信噪比高，采用实时监测与记录，既可实时传输也可事后读取，保证了测试探测头的可靠性与所采参数的安全性，测试探测头体积小、抗干扰能力强、性噪比高，布设简单，使用方便，能多次重触发、间续多次使用，这种通用毁伤参数存储测试系统值得采用和推广。
Description
技术领域
本发明公开的通用毁伤参数存储测试系统属于爆炸场毁伤参数测试技术领域，具体涉及的是一种通用的爆炸场毁伤参数存储测试系统，按这种方法设计的存储测试系统可广泛应用于爆炸场多参数多点测试。
背景技术
现有广泛应用的毁伤参数存储测试系统有引线电测法和存储测试法两种。
引线电测法是将压力传感器置于爆炸测试现场，信号记录仪及计算机等设备置于远离现场的掩体内，爆炸冲击波作用于压力传感器产生的电信号通过电缆传输到测试仪器上，经适配器转换放大后由瞬态记录仪进行数据采集和存储记录，最后由计算机对测试数据进行分析处理和再现。采用这种系统存在的不足是：①由于电缆会在爆炸过程产生中的强电磁场干扰信号干扰传感器输出信号，严重时电缆在爆炸过程中损坏以致不能记录完整的爆炸过程数据。②现场布设不方便。冲击波破坏性大，尤其是大当量航弹、云雾弹等静爆冲击波超高压，且有碎片，传输电缆及其接插件常常遭到破坏，因此，现场固定和保护要求高，造成布设非常不方便。
存储测试法是把传感器、适配电路、模拟/数字转换器、存储器、控制电路、接口电路以及电源等集合在一起，组成一个微型化存储测试系统。该方法存在不足是：①无法实时监测系统状态。单存储测试系统无外接电缆又存在无法准确掌握各个测点信号的强度，存储电路触发量程不易设置，多个装置无法具有统一测试信号的作用时间零点信息。②不能第一时间获取测试数据。在试验结束后需要回收记录装置读取数据。回收过程可能存在耗时长、回收困难等风险。
因此，如何既保证获取爆炸过程中爆炸参数的完整性和准确性信息，又能保证多个存储测试装置具有统一的时间信息，又能集中快速获取多个存储测试装置的信息已经成为一项亟待解决的课题。本发明提供一种新理念的通用爆炸场毁伤参数存储测试系统,该方法克服了现有传感器拉线+采集卡模式以及单存储测试装置存在的上述种种不足和缺点。
发明内容
本发明通用毁伤参数存储测试系统的发明目的是：向社会提供这种爆炸场通用毁伤参数存储测试系统，该存储测试系统具有统一时间基准和采集数据快速查看的优点，又具有存储测试记录信号抗电磁干扰、抗爆炸冲击的优点，还兼具有引线测试的优点。这将为爆炸场毁伤参数存储测试提供一种可靠、便捷的测试仪器。
本发明的技术方案是这样的：这种通用毁伤参数存储测试系统，包括主控单元和若干个测试探测头，技术特点在于：所述的通用毁伤参数存储测试系统的若干个测试探测头均是集采集、编码、存储及数据传输于一体的测试装置,该测试装置均置于具有强电磁屏蔽功能的金属壳体内，通过光纤接口与外部通信，其中所述的若干个选择n个，n选择为大于2的自然整数,n个测试探测头可根据测试要求分布到爆炸场各测试位置上进行测试。所述的该存储测试系统上电后主控单元可对各测试探测头进行状态检测，参数配置，接收各测试探测头发送的数据，并将其各测试探测头发送的数据各自独立存储到该存储测试系统对应的非易失存储器即Flash存储器中。所述的非易失存储器即Flash存储器可在线擦出和改写，且再编程速度快，具有非易失性，可读写的性价比和可靠性高。
根据以上所述的通用毁伤参数存储测试系统，技术特点还有：a.所述的该存储测试系统的主控单元包括有控制模块、非易失存储器件即Flash存储器组、无线通信模块、光纤通信模块，可根据测试要求分别与多个测试探测头通过光纤接口或无线接口进行通信与数据传输。所述的控制模块其功能有配置测试探测头的参数；控制测试探测头的状态；选择无线通信或光纤通信；控制采集数据的存储等。各测试探测头通过光纤连接主控单元时每路光纤传输的数据各自独立存储到对应的非易失存储器件即Flash器件中。各测试探测头通过无线接口与主控单元数据传输时采用点名模式将数据统一存储到一个非易失存储器件即Flash存储器中。b.所述的多个测试探测头通过光纤接口来控制各测试探测头存储测试电路的各种工作状态。或测试环境适合无线通信，则各测试探测头通过短光纤与无线模块连接进行无线通信。或适合远距离有线通信，则通过长光纤与主控单元连接。或者各测试探测头通过预制工作状态，独立完成存储测试，所述的预制工作状态可通过其软件编程预制实现。
根据以上所述的通用毁伤参数存储测试系统，技术特点还有：所述的该存储测试系统的各个测试探测头在数据采集过程中根据信号频率自适应改变采样频率。如可根据信号频率自适应改变采样频率为1MHz/s、或100kHz/s等。所述的该存储测试系统的各个测试探测头的采编存储模块具有标志功能，即经A/D转换的n位数据D0～Dn，编码后按D0～Dn+4位存入存储器。其中，Dn+2Dn+1为系统采样频率标志，Dn+4Dn+3为系统触发标志。各个测试探测头的存储模块在数据存储过程中对数据进行频率计算、数据压缩并记录采样频率与触发状态，即记录的数据是带有频率标识性和触发标识性的数据。所述的记录的数据是带有频率标识性可根据记录的数据的Dn+2Dn+1位判断测测试探测头的采样频率为多少。所述的记录的数据是带有触发标识性可根据记录的数据的Dn+4Dn+3位判断测试探测头的触发情况，如未触发、或外触发、或内触发、或是上述各种触发不同、次序不同的各种组合。
本发明的通用毁伤参数存储测试系统优点有：1.这种通用毁伤参数存储测试系统是一体化测量系统，其特点是将传感器、采集部分的电路模块以及无线控制部分集成为一体，且密封在钢壳内不受压力，不易受爆炸时刻噪声信号的干扰，所以信噪比高，且测试电路模块与无线模块分别装在保护壳体内，不共电源和地且由短光纤连接，避免了爆炸产生的电磁辐射干扰。2.这种通用毁伤参数存储测试系统采用实时监测与记录，既可实时传输也可事后读取，保证了测试探测头的可靠性以及所采参数的安全性。3.这种通用毁伤参数存储测试系统测试探测头体积小、抗干扰能力强、性噪比高，布设简单，使用方便，具有可多次重触发，且间续多次使用等特点。这种通用毁伤参数存储测试系统值得采用和推广。
附图说明
本发明的说明书附图共有3幅：
图1是通用毁伤参数存储测试系统总体结构框图；
图2是测试探测头组成结构图；
图3是主控单元组成结构图。
在各图中采用了统一标号，即同一物件在各图中用同一标号。在各图中：1.测试探测头1；2.测试探测头2；3.测试探测头n；4.光纤接口1；5.光纤接口2；6.光纤接口n；7.无线模块光纤接口；8.主控单元光纤接口1～n；9.无线模块；10.主控单元；11.无线模块天线；12.主控单元天线；13.金属外壳；14.状态指示灯；15.光纤接口；16.按键；17.采编存储模块；18.电池；19.传感器；20.光电变换器1～n；21.编译码单元1～n；22.缓冲器组；23.非易失存储器组；24.计算机；25.光电隔离；26.无线接口。
具体实施方式
本发明的通用毁伤参数存储测试系统非限定实施例如下：
实施例一.通用毁伤参数存储测试系统
该例的通用毁伤参数存储测试系统具体结构由图1～图3联合示出, 该例的这种通用毁伤参数存储测试系统，包括主控单元和若干个测试探测头，图1示出通用毁伤参数存储测试系统总体结构框图，在图1中：11、12为发射天线，10为主控单元，9为无线模块，1、2、3分别为测试不同量的测试探测头，4、5、6、7、8等为不同测试探测头、无线模块、主控单元的光纤接口。由1～12组成了一个通用毁伤参数存储测试系统。这样的通用毁伤参数存储测试系统可根据需要设置通讯方式，主机位置，测试探测头类型和位置，多点组成一个多参数通用毁伤参数存储测试系统。该例的通用毁伤参数存储测试系统的若干个（1、2、3等）测试探测头均是集采集、编码、存储及数据传输于一体的测试装置, 图2示出一个测试探测头组成结构图，在图2中：13是金属外壳,14是状态指示灯，15是光纤接口，16是按键，17是采编存储模块，18是电池，19是传感器。这些测试装置均置于具有强电磁屏蔽功能的金属壳13的壳体内，通过光纤接口15与外部通信，其中所述的若干个选择n个，n选择为大于2的自然整数,如该例的n为3个，或n为3个以上的整数，n个测试探测头可做成连接不同传感器和模拟适配电路的数据采集、存储的测试头，所述的传感器如是可连接测爆炸时刻、爆炸温度，爆炸地面反射压力，空中发射压力和爆炸加速度5种参数的不同传感器。测试探测头1～n可根据测试要求分布到爆炸场各测试位置上进行测试。更详细说：测试探测头由传感器、程控放大器、运算放大器、低通滤波器、模拟/数字转换器、可编程逻辑器件CPLD、单片机、静态存储器SRAM、电池及USB芯片等器件组成。测试探测头供电：模拟电路电源，产生5V电压，数字电路电源，产生3.3V电压，为各个芯片供电。采编存储模块17的模拟/数字转换器负责信号采集，其所允许的模拟输入电压的最大值为2.5V，在不给系统施加触发信号以前，模拟/数字转换器采集完的12bit数据不断地循环写入静态存储器SRAM中。当电路触发后，模拟/数字转换器采集的数据写入该静态存储器SRAM地址单元。模块17具有负延时功能，可以将触发前的一段信息有效保存，从而得到完整的测试数据。模块17具有上下电延时、模拟/数字转换器采集、写静态存储器SRAM以及负延时功能，均由可编程逻辑器件CPLD对数字电路的逻辑控制来实现。单片机控制将数据通过数据缓存器FIFO存入静态存储器SRAM中，也可以通过可编程逻辑器件CPLD控制将并行数据转为串行数据给光纤，通过光纤和无线模块上传给主控单元。测试作业时，每个测试探测头实时采集、反馈、存储所在测试点的信息。该例的存储测试系统的主控单元10包括有控制模块、非易失存储器件即Flash存储器组、无线通信模块、光纤通信模块，可根据测试要求分别与多个测试探测头（如1、2、3等）通过光纤接口或无线接口进行通信与数据传输。所述的控制模块其功能有配置测试探测头的参数，控制测试探测头的状态，选择无线通信或光纤通信，控制采集数据的存储等。各测试探测头（如1、2、3等）通过光纤连接主控单元10时每路光纤传输的数据各自独立存储到对应的非易失存储器件即Flash器件中，各测试探测头（如1、2、3等）通过无线接口与主控单元10数据传输时采用点名模式将数据统一存储到一个非易失存储器件即Flash存储器中。所述的采用点名模式是指主控单元无线模块通过天线以“命令+节点编号”形式向测试探测头发送信息，测试探测头接收到主控单元发送来的信息后按对应编号应答并反馈给主控单元。该例的主控单元10详细结构由图3示出，图3为主控单元组成结构图，在图3中：8是光纤接口1～n ，接收/发射天线11、12，20是光电变换器1～n，21是编译码单元1～n，22是缓冲器组，23是非易失存储器组Flash存储器组，24是计算机，25是光电隔离等，26是无线接口，共同组成主控单元10。主控单元10可移动地设置于离测点合适的安全距离范围内。该例的存储测试系统上电后主控单元10可对各测试探测头（如1、2、3等）进行状态检测，参数配置，接收各测试探测头发送的数据，并将其各测试探测头发送的数据各自独立存储到该存储测试系统对应的非易失存储器即Flash存储器中。所述的非易失存储器即Flash存储器可在线擦出和改写，且再编程速度快，具有非易失性，可读写的性价比和可靠性高。试验时可通过无线或光纤传输的方式对测试探测头进行自检、参数配置、触发控制和实时数据读取等工作。测试结束后可将测试探测头回收，测试数据可从各测试探测头的存储器内读出，也可从主控单元存储器组内读出。该例的多个测试探测头（如1、2、3等）通过光纤接口1～n，由主控单元10控制各测试探测头存储测试电路的各种工作状态。该例的存储测试系统的各个测试探测头（如1、2、3等）的采编存储模块具有标志功能，即经A/D转换的n位数据D0～Dn，编码后按D0～Dn+4位存入存储器。其中，Dn+2Dn+1为系统采样频率标志，Dn+4Dn+3为系统触发标志。各个测试探测头（如1、2、3等）的存储模块在数据存储过程中对数据进行频率计算、数据压缩并记录采样频率与触发状态，即记录的数据是带有频率标识性和触发标识性的数据。所述的记录的数据是带有频率标识性可根据记录的数据的Dn+2Dn+1位判断测测试探测头的采样频率为多少，如可根据信号频率自适应改变采样频率为1MHz/s、或100kHz/s等。所述的频率自适应改变采样频率是指测试探测头采编存储部分根据采集的数据进行一定的压缩算法处理，对数据进行实时压缩，计算并记录采样频率。该例的存储测试系统的各个测试探测头（如1、2、3等）在数据采集过程中根据信号触发情况加有触发标识性，所述的记录的数据带有触发标识性可根据记录的数据的Dn+4Dn+3位判断测试探测头的触发情况，如未触发、或外触发、或内触发、或是上述各种触发不同、次序不同的各种组合。
实施例二.通用毁伤参数存储测试系统
该例的通用毁伤参数存储测试系统具体结构可用图1～图3等联合示出, 该例的通用毁伤参数存储测试系统与实施例一的通用毁伤参数存储测试系统不同点有：1.该例的主控单元10是由计算机系统管理控制的通用型毁伤参数存储测试系统；2.如果测试环境适合无线通信，则各测试探测头（如1、2、3等）通过短光纤与无线模块9连接进行无线通信，和主控单元10无线通讯方式回收各探测头的测试信息，测试探测头的无线传输通过天线的收发完成。该例的通用毁伤参数存储测试系统其余未述的,全同于实施例一中所述的，不再重述。
实施例三.通用毁伤参数存储测试系统
该例的通用毁伤参数存储测试系统具体结构可用图1～图3等联合示出, 该例的通用毁伤参数存储测试系统与实施例一、实施例二的通用毁伤参数存储测试系统不同点有：该例的通用毁伤参数存储测试系统如果适合远距离有线通信，则各测试探测头（如1、2、3等）通过长光纤与主控单元10连接并通过有线通信传送各探测头的测试信息。该例的通用毁伤参数存储测试系统其余未述的,全同于实施例一、实施例二中所述的，不再重述。
实施例四.通用毁伤参数存储测试系统
该例的通用毁伤参数存储测试系统具体结构可用图1～图3等联合示出, 该例的通用毁伤参数存储测试系统与实施例一～实施例三的通用毁伤参数存储测试系统不同点有：该例的通用毁伤参数存储测试系统可以采用各测试探测头（如1、2、3等）通过预制工作状态，独立完成存储测试。所述的预制工作状态可通过其软件编程预制实现。然后各测试探测头通过无线或有线方式与主控单元10通信事后回收传送各探测头的测试信息。该例的通用毁伤参数存储测试系统其余未述的,全同于实施例一～实施例三中所述的，不再重述。
Claims (3)
1. 一种通用毁伤参数存储测试系统，包括主控单元和若干个测试探测头，特征在于：所述的通用毁伤参数存储测试系统的若干个测试探测头均是集采集、编码、存储及数据传输于一体的测试装置,该测试装置均置于具有强电磁屏蔽功能的金属壳体内，通过光纤接口与外部通信，其中所述的若干个选择n个，n选择为大于2的自然整数；所述的该存储测试系统上电后主控单元可对各测试探测头进行状态检测，参数配置，接收各测试探测头发送的数据，并将其各测试探测头发送的数据各自独立存储到该存储测试系统对应的非易失存储器即Flash存储器中。
2.根据权利要求1所述的通用毁伤参数存储测试系统，特征在于：
a.所述的该存储测试系统的主控单元包括有控制模块、非易失存储器件即Flash存储器组、无线通信模块、光纤通信模块，可根据测试要求分别与多个测试探测头通过光纤接口或无线接口进行通信与数据传输；各测试探测头通过光纤连接主控单元时每路光纤传输的数据各自独立存储到对应的非易失存储器件即Flash器件中，各测试探测头通过无线接口与主控单元数据传输时采用点名模式将数据统一存储到一个非易失存储器件即Flash存储器中；
b.所述的多个测试探测头通过光纤接口来控制各测试探测头存储测试电路的各种工作状态；或测试环境适合无线通信，则各测试探测头通过短光纤与无线模块连接进行无线通信；或适合远距离有线通信，则通过长光纤与主控单元连接；或者各测试探测头通过预制工作状态，独立完成存储测试。
3.根据权利要求2所述的通用毁伤参数存储测试系统，特征在于：所述的该存储测试系统的各个测试探测头在数据采集过程中根据信号频率自适应改变采样频率，各个测试探测头的存储模块在数据存储过程中对数据进行频率计算、数据压缩并记录采样频率与触发状态，即记录的数据是带有频率标识性和触发标识性的数据。
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