CN105675991A - 一种火工装置的通用测试仪 - Google Patents

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陈玉峰
程鹏
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Abstract

本发明公开一种火工装置的通用测试仪，包括差分输入运算放大器单元、信号采集单元、电气隔离单元、微处理器控制单元、继电器矩阵模块、人机交互模块和恒流源单元；差分输入运算放大器单元依次与信号采集单元、电气隔离单元、微处理器控制单元和人机交互模块电连接；继电器矩阵模块分别与差分输入运算放大器单元和待测火工装置电连接；人机交互模块通过有线网络或无线网络与远程控制端连接。所述通用测试仪采用16位高精度A/D转换器，数据分辨率高，能够有效提高火工装置小电阻测量精度；所述通用测试仪采用具有温度补偿的高精度的恒流源单元，能够给待测火工装置提供稳定可靠的安全电流。

Description

一种火工装置的通用测试仪
技术领域
本发明涉及火工装置的测试仪技术领域。更具体地，涉及一种火工装置的通用测试仪。
背景技术
火工装置的测量是导弹综合测试的重要步骤之一，其测量结果是关系到导弹能否正常发射及飞行的重要参数。其中火工装置的电阻值比较小，对测试精度要求高，且对火工装置的测量要求小电流和隔离测量，以确保测量的安全性。现有技术中，在火工装置测量中，一般采用专用电缆网及开关切换的方式，将对应火工装置两端引入专业测试仪表进行阻值测量，其存在以下缺点：
(1)通用性和兼容性差：现有技术中使用的导弹火工装置测量设备，是根据特定火工装置的特性和电气接口特性量身定制的设备，测量通道数量和测量精度各不相同，通用性和兼容性较差；
(2)测量误差较大：现有技术的测量设备多采用内嵌三用表的两线制测量方法，引入了测试回路线缆阻值，影响测量精度和测量效率；
(3)测试自动化程度低：现有技术的火工装置测量设备多是人工读取、记录测量数据，且采用手动方式切换测试通道和测量量程，自动化程度和可靠性低；
(4)安全性低：现有技术的火工装置测量设备多是在火工装置本地测量，不具有远程测量控制功能，增加了测量人员的危险性。
因此，需要提供一种可远程控制的火工装置的通用测试仪。
发明内容
本发明的目的在于提供一种火工装置的通用测试仪。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种火工装置的通用测试仪，包括差分输入运算放大器单元、信号采集单元、电气隔离单元、微处理器控制单元、继电器矩阵模块、人机交互模块和恒流源单元；
差分输入运算放大器单元依次与信号采集单元、电气隔离单元、微处理器控制单元和人机交互模块电连接；继电器矩阵模块分别与差分输入运算放大器单元和待测火工装置电连接；人机交互模块通过有线网络或无线网络与远程控制端连接。
优选地，所述差分输入运算放大器单元包括运算放大器和四个电阻，用于将待测火工装置电阻上的毫伏级电压值进行差分处理、放大处理后作为A/D转换器的模拟量输入。
优选地，所述信号采集单元包括16位高精度的A/D转换器，且A/D转换器的输入阻抗26.7kΩ；A/D转换器用于将模拟量电压信号转换为16位的数字量电压信号，并且将数字量电压信号发送至所述电气隔离单元。
优选地，所述电气隔离单元用于将A/D转换器与微处理器控制单元进行电气隔离，以减少通用测试仪之外的其它电路对测量精度的影响。
优选地，所述微处理器控制单元采用可编程片上系统，在FPGA芯片上配置有运算处理器、锁相环组件、存储器控制组件、定时器组件、PIO组件、串口通讯组件和串行外设接口总线控制组件。
进一步优选地，所述微处理器控制单元集成有15个8位PIO控制通道，以实现测量通道切换控制和检测信号输入，有效解决其它普通微处理器I/O资源受限的问题；所述微处理器控制单元集成有1个串口通讯组件，以完成和人机交互模块的串口通讯；所述微处理器控制单元集成有一个串行外设接口总线控制组件，用于将A/D转换结果读入到运算处理器中。
优选地，所述继电器矩阵模块包括16个继电器和接插件，其中的16个继电器在所述微处理器控制单元的I/O控制下分别所述将恒流源单元产生的电流接入不同的待测火工装置电阻。
优选地，所述人机交互模块包括显示单元、按键单元和通讯单元。
优选地，所述显示单元用于实时显示所述通用测试仪的工作内容、操作进程和提示信息；所述按键单元包括上、下、左、右、确认、取消6个按键的响应电路，能够实时响应按键操作；所述通讯单元包括串口通讯接口和网络通讯接口，其中串口通讯接口用于实现所述人机交互模块与所述微处理器控制单元之间的通讯，包括下传操作命令和上传操作命令的交互；网络通讯接口包括以太网接口，用于实现所述人机交互模块与远程控制端之间的命令交互和信息反馈。
优选地，所述恒流源单元包括具有温度补偿的三端可调分流基准源芯片和三极管，用于为待测火工装置电阻提供5mA的电流；相对于待测火工装置电阻，所述恒流源单元提供的测量电流不会被分流，以保证测量结果的精确性。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明的所述通用测试仪采用16位高精度A/D转换器，数据分辨率高，能够有效提高火工装置小电阻测量精度；
(2)本发明的所述通用测试仪采用具有温度补偿的高精度的恒流源单元，能够给待测火工装置提供稳定可靠的安全电流；
(3)本发明的所述通用测试仪包括人机交互模块，一键式操作实现自检、测试、校准，根据配置文件自动进行测量通道切换和测量结果记录、存储和上传远端操作；
(4)本发明的所述通用测试仪采用网络实现人机交互模块与远程控制端的连接，在远程控制端的控制下完成所有的测量工作，能够有效的提高测量过程的安全性，并且能够将测量结果在远程控制端进行显示、分析和保存。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明。
图1为本发明实施例提供的火工装置的通用测试仪的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例提供的火工装置的通用测试仪包括差分输入运算放大器单元1、信号采集单元2、电气隔离单元3、微处理器控制单元4、继电器矩阵模块5、人机交互模块6和恒流源单元7。
差分输入运算放大器单元1依次与信号采集单元2、电气隔离单元3、微处理器控制单元4和人机交互模块6电连接。继电器矩阵模块5分别与差分输入运算放大器单元1和待测火工装置电连接。人机交互模块6通过有线网络或无线网络与远程控制端连接。
差分输入运算放大器单元1包括运算放大器和四个电阻，用于将待测火工装置电阻上的毫伏级电压值进行差分处理、放大处理后作为A/D转换器的模拟量输入；通过四个电阻的阻值匹配实现不同放大倍数，以提高A/D转换器的采样精度，减小地环流对测量精度的影响，从而提高测量精度。
信号采集单元2包括16位高精度的A/D转换器(图中未示出)，且A/D转换器的输入阻抗26.7kΩ。A/D转换器用于将模拟量电压信号转换为16位的数字量电压信号，并且将数字量电压信号发送至电气隔离单元3。
电气隔离单元3用于将A/D转换器与微处理器控制单元4进行电气隔离，以减少通用测试仪之外的其它电路对测量精度的影响。微处理器控制单元4采用可编程片上系统(SOPC-SystemOnaProgrammableChip)，在FPGA(Field－ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)芯片上配置有运算处理器、锁相环组件(PLL)、存储器控制组件、定时器组件、PIO(可编程输入/输出)组件、串口通讯(UART)组件和串行外设接口(SPI-SerialPeripheralInterface)总线控制组件(图中未示出)。
微处理器控制单元4集成有15个8位PIO控制通道，以实现测量通道切换控制和检测信号输入，有效解决其它普通微处理器I/O资源受限的问题；微处理器控制单元4集成有1个串口通讯组件，以完成和人机交互模块的串口通讯；微处理器控制单元4集成有一个串行外设接口总线控制组件，用于将A/D转换结果读入到运算处理器中。微处理器控制单元4通过片上资源的优化配置，减少了电路板的体积和重量。
继电器矩阵模块5包括16个继电器和接插件(图中未示出)，其中的16个继电器在微处理器控制单元4的I/O控制下分别将恒流源单元7产生的电流接入不同的待测火工装置电阻。
人机交互模块6包括显示单元、按键单元和通讯单元(图中未示出)。
显示单元用于实时显示所述通用测试仪的工作内容、操作进程和提示信息。
按键单元包括上、下、左、右、确认、取消6个按键的响应电路，能够实时响应按键操作。
通讯单元包括串口通讯接口和网络通讯接口，其中串口通讯接口用于实现人机交互模块6与微处理器控制单元4之间的通讯，包括下传操作命令和上传操作命令的交互。网络通讯接口包括以太网接口，用于实现人机交互模块6与远程控制端之间的命令交互和信息反馈。
恒流源单元7包括具有温度补偿的三端可调分流基准源芯片和三极管，用于为待测火工装置电阻提供5mA的电流。相对于待测火工装置电阻，恒流源单元7提供的测量电流不会被分流，以保证测量结果的精确性。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种火工装置的通用测试仪，其特征在于，包括差分输入运算放大器单元、信号采集单元、电气隔离单元、微处理器控制单元、继电器矩阵模块、人机交互模块和恒流源单元；
差分输入运算放大器单元依次与信号采集单元、电气隔离单元、微处理器控制单元和人机交互模块电连接；继电器矩阵模块分别与差分输入运算放大器单元和待测火工装置电连接；人机交互模块通过有线网络或无线网络与远程控制端连接。
2.根据权利要求1所述的火工装置的通用测试仪，其特征在于，所述差分输入运算放大器单元包括运算放大器和四个电阻，用于将待测火工装置电阻上的毫伏级电压值进行差分处理、放大处理后作为A/D转换器的模拟量输入。
3.根据权利要求1所述的火工装置的通用测试仪，其特征在于，所述信号采集单元包括16位高精度的A/D转换器，且A/D转换器的输入阻抗26.7kΩ；A/D转换器用于将模拟量电压信号转换为16位的数字量电压信号，并且将数字量电压信号发送至所述电气隔离单元。
4.根据权利要求1所述的火工装置的通用测试仪，其特征在于，所述电气隔离单元用于将A/D转换器与微处理器控制单元进行电气隔离，以减少通用测试仪之外的其它电路对测量精度的影响。
5.根据权利要求1所述的火工装置的通用测试仪，其特征在于，所述微处理器控制单元采用可编程片上系统，在FPGA芯片上配置有运算处理器、锁相环组件、存储器控制组件、定时器组件、PIO组件、串口通讯组件和串行外设接口总线控制组件。
6.根据权利要求5所述的火工装置的通用测试仪，其特征在于，所述微处理器控制单元集成有15个8位PIO控制通道，以实现测量通道切换控制和检测信号输入，有效解决其它普通微处理器I/O资源受限的问题；所述微处理器控制单元集成有1个串口通讯组件，以完成和人机交互模块的串口通讯；所述微处理器控制单元集成有一个串行外设接口总线控制组件，用于将A/D转换结果读入到运算处理器中。
7.根据权利要求1所述的火工装置的通用测试仪，其特征在于，所述继电器矩阵模块包括16个继电器和接插件，其中的16个继电器在所述微处理器控制单元的I/O控制下分别所述将恒流源单元产生的电流接入不同的待测火工装置电阻。
8.根据权利要求1所述的火工装置的通用测试仪，其特征在于，所述人机交互模块包括显示单元、按键单元和通讯单元。
9.根据权利要求8所述的火工装置的通用测试仪，其特征在于，所述显示单元用于实时显示所述通用测试仪的工作内容、操作进程和提示信息；所述按键单元包括上、下、左、右、确认、取消6个按键的响应电路，能够实时响应按键操作；所述通讯单元包括串口通讯接口和网络通讯接口，其中串口通讯接口用于实现所述人机交互模块与所述微处理器控制单元之间的通讯，包括下传操作命令和上传操作命令的交互；网络通讯接口包括以太网接口，用于实现所述人机交互模块与远程控制端之间的命令交互和信息反馈。
10.根据权利要求1所述的火工装置的通用测试仪，其特征在于，所述恒流源单元包括具有温度补偿的三端可调分流基准源芯片和三极管，用于为待测火工装置电阻提供5mA的电流；相对于待测火工装置电阻，所述恒流源单元提供的测量电流不会被分流，以保证测量结果的精确性。
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