CN105911082B - 一种高低温循环交变试验监测系统 - Google Patents

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Abstract

一种高低温循环交变试验监测系统，涉及试验监测设备领域；包括安全隔离变压器、试验开关、系统检查按钮、脉冲蜂鸣器、继电器、LED脉冲闪烁指示灯、运行指示灯、电源开关、试验材料、第一接线柱和第二接线柱；为了保证高的可靠性和准确度，并提高试验效率，采用灯光和声音指示同时进行，有效的保证了准确度，灯光显示采用耐用的、高可靠性的LED脉冲电路指示灯，保证防热材料试验时发生变形铝箔断裂后，LED灯能够闪烁；同时在其下方标注回路号；在声音指示回路中采用自带脉冲功能的高可靠性蜂鸣发光报警器和发光回路并联，在材料发生问题时能够间断的发出蜂鸣声，同时指示灯闪烁，以提醒试验人员根据其下方标注的回路号快速找到所试验的防热材料。

Description

一种高低温循环交变试验监测系统
技术领域
本发明涉及一种试验监测设备领域，特别是一种高低温循环交变试验监测系统。
背景技术
防热材料与结构研制中需要考虑的一个重要因素就是结构件在空间中的耐高低温交变性能。因为返回舱在太空中绕月球运行时，会周期性地进入太阳的辐射区，或背离太阳辐射区。由于太空中没有大气层，太阳辐射带来的热量将使返回舱表面温度升至120℃以上，而背离太阳辐射区的返回舱表面温度会降至-120℃以下，返回舱防热结构会在高温、低温之间往复交变，在热应力的作用下，有可能导致防热结构发生破坏，造成材料开裂、剥离，使返回舱内部环境发生较大变化，无法完成返回地球的防热任务，最终导致探测失败。因此，在返回舱防热结构研制的初期，就必须对防热材料/结构的高低温循环交变性能进行试验。
早期防热材料的高低温试验监测方法采用灯泡法，通过灯泡熄灭判断哪组材料发生问题，但若灯泡因受外力、震动破裂电源压高等原造成灯丝损坏时，灯泡也将熄灭，其现象和防热材料发生问题时的现象一致，造成人员误判；当有多个相同的试验时进行，更容易导致误判和操作者的“眼花缭乱”，使准确度和效率下降。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种高低温循环交变试验监测系统，通过蜂鸣报警+灯光报警的多回路防热材料高低温试验通断检测器，支持多套测试装置并联后连接安全隔离变压器，当任意一套测试装置出现断路时，立刻发出蜂鸣报警，同时该回路指示灯立刻点亮，试验者即可通过指示灯的标识找到回路出现故障的试验件，能够实现多组材料快速定位，且可排除其他干扰，大大提高判断准确度和效率。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种高低温循环交变试验监测系统，包括安全隔离变压器、试验开关、系统检查按钮、脉冲蜂鸣器、继电器、LED脉冲闪烁指示灯、运行指示灯、电源开关、试验材料、第一接线柱和第二接线柱；其中，高低温循环交变试验监测系统的隔离变压器输入端L接在外部电源相线上、N接在外部电源零线上、E接在外部电源保护接地线上；隔离变压器输出端的一端与试验开关和系统检查按钮连接；系统检查按钮采用复位按钮，系统检查按钮另一端分别与LED脉冲闪烁指示灯和脉冲蜂鸣器相连接；LED脉冲闪烁指示灯和脉冲蜂鸣器并联后的另一端与安全隔离变压器连接，当系统检查按钮接通时，形成报警检查回路；试验开关的另一端分别与第一接线柱、继电器的常开触点和继电器常闭触点连接；继电器常开触点的另一端与运行指示灯串联，运行指示灯的另一端接安全隔离变压器；当试验开关和继电器常闭触点接通后，形成系统工作运行指示；继电器常闭触点的另一端与并联的LED脉冲闪烁指示灯和脉冲蜂鸣器连接；第一接线柱与试验材料的一端连接，试验材料的另一端分别与第二接线柱、继电器串联后，与安全隔离变压器连接；当试验开关接通且试验材料没有断裂时，形成继电器工作电路回路。
在上述的一种高低温循环交变试验监测系统，所述试验材料包括两块防热材料(2)和铝箔(1)；铝箔(1)固定夹放在两个防热材料(2)中间；铝箔(1)的对角分别与第一接线柱和第二接线柱连接。
在上述的一种高低温循环交变试验监测系统，所述铝箔(1)为正方形薄片，材料为双零箔；厚度为0.006-0.008mm；其延伸率低于0.7％。
在上述的一种高低温循环交变试验监测系统，安全隔离变压器的一次线圈和二次线圈分别绕在变压器铁芯的两侧，相互不接触，完全将输入的危险电压和输出的安全电压隔离。
在上述的一种高低温循环交变试验监测系统，试验开关和系统检查按钮实现对试验过程的启动和监测报警系统完好性的检查。
在上述的一种高低温循环交变试验监测系统，高低温循环交变试验监测系统除安全隔离变压器外的其他设备作为一套测试装置；可以多套测试装置并联后连接安全隔离变压器，用于对多个监测材料进行监测。
在上述的一种高低温循环交变试验监测系统，所述的脉冲蜂鸣指示器为带灯的膜片状发声体，可同时实现声光指示，对试验情况进行监测。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明采用了低压安全隔离变压器，安全隔离变压器的一次线圈和二次线圈分别绕在变压器铁芯的两侧，相互不接触，同时不采用共零系统，即电源220V的工作零线和隔离变压器二次侧24V的零线互不相干，不作并联使用；完全将输入的危险电压和输出的安全电压相隔离，提高了安全性和抗干扰性，保证操作使用的安全和准确；
(2)本发明采用了简单的电路原理，利用继电器工作原理和铝箔的导电性，将铝箔串接在继电器工作电路中，有效的将试验材料融入监测电路系统，使铝箔的完好和断裂成为该系统的主要控制因素，实现了试验材料的可监测性；
(3)本发明采用了简单的继电器工作原理，继电器在试验回路中，如果第一接线柱和第二接线柱之间相接的铝箔完好，试验开关接通，继电器将组成一个完整的工作回路，继电器的线圈得电吸合，常开触点接通，常闭触点断开，监测系统处于试验状态，材料出现应变变形时铝箔断裂，造成继电器线圈断电，造成继电器打开，使工作时的常闭触点回归原始的接通状态，接通报警系统，继电器简单实用的工作方式，提高了监测回路的控制性能，实现了试验材料应变后的可知性；
(4)本发明采用了脉冲LED指示和脉冲蜂鸣指示，脉冲LED指示在得电时LED指示将脉冲闪烁，本监测系统采用红色LED灯，脉冲闪烁时显示明显，同时在系统中并接了带灯的膜片状的脉冲蜂鸣指示器，LED灯闪烁的同时该指示器间断鸣响，用以提示不在监测系统前端的试验人员，因LED和膜片发生器具有很好的耐用性和可靠性，监测系统采用它们做为报警显示方式，提高了指示稳定性和耐用性，实现了材料应变后指示准确度和及时提醒。
附图说明
图1为本发明背靠背试验件示意图；
图2为本发明监测系统原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
如图1所示为背靠背试验件示意图，由图可知，试验材料包括两块防热材料(2)和铝箔(1)；铝箔(1)夹放在两个防热材料(2)中间；铝箔(1)的对角分别与第一接线柱和第二接线柱连接，使铝箔(1)成为系统回路导体，因试验用铝箔(1)一般为正方向，将其进行对角连接，不管铝箔(1)在什么位置断裂，都将导致电路回路断开；当材料在高温和低温的环境中，如果材料的防热保温性差，材料将发生应力变形，导致中间的铝箔(1)断裂，使铝箔(1)失去在材料中的连续性。
铝箔(1)为正方形薄片，材料为双零箔；厚度为0.006-0.008mm；其延伸率低于0.7％，试验材料在高低温状态下，有微小的变形就会造成铝箔(1)断裂。
图2为本发明监测系统原理图，由图可知，一种高低温循环交变试验监测系统，包括安全隔离变压器、试验开关、系统检查按钮、脉冲蜂鸣器、继电器、LED脉冲闪烁指示灯、运行指示灯、电源开关、试验材料、第一接线柱和第二接线柱；其中，高低温循环交变试验监测系统的输出部分L接在外部电源相线上、输出部分N接在外部电源零线上、输出部分E接在外部电源保护地线上；隔离变压器的输出端与试验开关和系统检查按钮连接；系统检查按钮采用复位按钮，系统检查按钮另一端分别与LED脉冲闪烁指示灯和脉冲蜂鸣器相连接；LED脉冲闪烁指示灯和脉冲蜂鸣器并联后的另一端与安全隔离变压器连接，当系统检查按钮接通时，形成报警检查回路；试验开关的另一端分别与第一接线柱、继电器的常开触点和继电器常闭触点连接；试验开关和系统检查按钮实现对试验过程的启动和监测报警系统完好性的检查；继电器常开触点的另一端与运行指示灯串联，运行指示灯的另一端接安全隔离变压器；当试验开关和继电器常闭触点接通后，形成系统工作运行指示；继电器常闭触点的另一端与并联的LED脉冲闪烁指示灯和脉冲蜂鸣器连接，脉冲蜂鸣指示器为带灯的膜片状发声体，可同时实现声光指示，对试验情况进行监测；第一接线柱与试验材料的一端连接，试验材料的另一端分别与第二接线柱、继电器串联后，与安全隔离变压器连接；当试验开关接通且试验材料没有断裂时，形成继电器工作电路回路。
其中，安全隔离变压器的一次线圈和二次线圈分别绕在变压器铁芯的两侧，相互不接触，同时不采用共零系统，即电源220V的工作零线和隔离变压器二次侧24V的零线互不相干，不作并联使用，完全将输入的危险电压和输出的安全电压相隔离。
高低温循环交变试验监测系统除安全隔离变压器外的其他设备作为一套测试装置；可以并联多套测试装置，用于对多个监测材料进行监测。
继电器为试验材料变形断裂后监测系统的执行器件；对试验材料进行高低温试验时，接通试验开关，继电器接通，此时常开触点接通，常闭触点断开，当试验材料完好时运行指示灯点亮；当试验材料在高低温状态下方式变形，导致材料中的断裂时，继电器将失电，此时常开触点断开，常闭触点接通，相对应的LED脉冲闪烁指示灯和脉冲蜂鸣器闪烁报警。
在设计中为了保证高的可靠性和准确度，以及为了提高试验效率，采用灯光和声音指示同时进行，有效的保证了准确度，灯光显示采用耐用的、高可靠性的LED脉冲电路指示灯，保证防热材料(2)试验时发生变形铝箔(1)断裂后，LED灯能够闪烁，而不是长时间点亮，以提醒试验者，同时在其下方标注回路号，以利于操作者根据材料编号快速找到发生问题的防热材料(2)；在声音指示回路中采用自带脉冲功能的高可靠性蜂鸣发光报警器和发光回路并联，在材料发生问题时能够间断的发出蜂鸣声，同时其内部的指示灯开始闪烁，以提醒试验人员根据其下方标注的回路号快速找到所试验的防热材料(2)。
根据防热材料(2)的试验要求所设计的工装，其工作原理是将防热材料(2)表面粘贴的铝箔(1)作为试验回路中导体的一部分，使其和试验回路中的继电器形成一个完整的电路回路，当防热材料(2)发生变形，铝箔(1)将会被拉断，使继电器回路发生断路，从而引发指示报警回路动作，显示铝箔(1)断裂的回路，使试验者知道试验情况。
在操作时，操作者接通电源开关，使系统处于备用状态，试验时将所试验的防热材料(2)中铝箔(1)的两端对角分别接至第一接线柱和第二接线柱上，按下系统检查按钮，LED脉冲闪烁指示灯将点亮并闪烁，同时脉冲蜂鸣器将断续发出蜂鸣声响，其内部的指示灯也同时点亮闪烁，松开按钮后，系统将恢复到原始状态，以此证明报警回路的完好性；试验时，合上试验开关，当铝箔(1)完好时，第一接线柱和第二接线柱导通，继电器吸合，继电器常开触点闭合接通，同时回路中的工作指示灯点亮，指示所测试的回路，继电器吸合时继电器常闭触点打开，使LED脉冲闪烁指示灯和脉冲蜂鸣器没有回路，不发生动作；在试验过程中，当防热材料(2)在高低温作用下发生开裂、剥离、翘曲等其它变形时，使铝箔(1)发生断裂，造成第一接线柱和第二接线柱之间断路，继电器因断路失电而打开，此时继电器的常闭触点复位，变成导通状态，使LED脉冲闪烁指示灯和脉冲蜂鸣器形成有效电路回路而点亮和发出声响，以通知试验者进行检查。
探月三期防热材料(2)与结构需要筛选的试验件种类繁多，第一轮试验就有18个之多，每个试验件上至少要粘贴2个铝箔(1)，需要36个回路。在制作时，从控制箱体、元器件以及导线的选用，都进行了对比和调研，在控制箱体选用时，根据长期使用的经验，选择了目前市场口碑好的德力西专用控制箱，继电器选用目前数控设备常用的欧姆龙继电器，LED脉冲闪烁指示灯、脉冲蜂鸣器、开关、工作指示灯和接线柱都选用德力西品牌，导线选用昆仑牌塑料软导线，以保证不因导线问题出现故障。
试验检测共有36路通道，每条通道，都是独立的运行，互相之间不产生干扰且在每条通道指示下都标注了通道号，以便试验人员进行辨别观察。因通道回路较多，所需控制箱体积较大，不便于移动，在制作时将其分为两个独立的控制箱，每个控制箱安装18个检测通道，以便移动，同时可分开进行试验，使得接线柱的外出接线相对减少，以便于操作和整理。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种高低温循环交变试验监测系统，其特征在于：包括安全隔离变压器、试验开关、系统检查按钮、脉冲蜂鸣器、继电器、LED脉冲闪烁指示灯、运行指示灯、电源开关、试验材料、第一接线柱和第二接线柱；其中，高低温循环交变试验监测系统的隔离变压器输入端L接在外部电源相线上、N接在外部电源零线上、E接在外部电源保护接地线上；隔离变压器输出端的一端与试验开关和系统检查按钮连接；系统检查按钮采用复位按钮，系统检查按钮另一端分别与LED脉冲闪烁指示灯和脉冲蜂鸣器相连接；LED脉冲闪烁指示灯和脉冲蜂鸣器并联后的另一端与安全隔离变压器连接，当系统检查按钮接通时，形成报警检查回路；试验开关的另一端分别与第一接线柱、继电器的常开触点和继电器常闭触点连接；继电器常开触点的另一端与运行指示灯串联，运行指示灯的另一端接安全隔离变压器；当试验开关和继电器常闭触点接通后，形成系统工作运行指示；继电器常闭触点的另一端与并联的LED脉冲闪烁指示灯和脉冲蜂鸣器连接；第一接线柱与试验材料的一端连接，试验材料的另一端分别与第二接线柱、继电器串联后，与安全隔离变压器连接；当试验开关接通且试验材料没有断裂时，形成继电器工作电路回路；
所述试验材料包括两块防热材料(2)和铝箔(1)；铝箔(1)固定夹放在两个防热材料(2)中间；铝箔(1)的对角分别与第一接线柱和第二接线柱连接；
所述铝箔(1)为正方形薄片，材料为双零箔；厚度为0.006-0.008mm；其延伸率低于0.7％；
安全隔离变压器的一次线圈和二次线圈分别绕在变压器铁芯的两侧，相互不接触，完全将输入的危险电压和输出的安全电压隔离。
2.根据权利要求1中所述的一种高低温循环交变试验监测系统，其特征在于：试验开关和系统检查按钮实现对试验过程的启动和监测报警系统完好性的检查。
3.根据权利要求1中所述的一种高低温循环交变试验监测系统，其特征在于：高低温循环交变试验监测系统除安全隔离变压器外的其他设备作为一套测试装置；可以多套测试装置并联后连接安全隔离变压器，用于对多个监测材料进行监测。
4.根据权利要求1中所述的一种高低温循环交变试验监测系统，其特征在于：所述的脉冲蜂鸣指示器为带灯的膜片状发声体，可同时实现声光指示，对试验情况进行监测。
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