CN107537791A - 用于航天器真空热试验用红外灯的筛选测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于航天器真空热试验用红外灯的筛选测试仪，主要包括中央控制单元、灯架移动单元、移动测试单元、舵机加电测试单元、数据存储与人机交互单元等。本发明在测试过程中，一次性测试十只红外灯冷态电阻、热态电阻、辐照混匀性等指标，不需要人工操作更换测量端子，系统能够自动完成测量通道的切换，实现了自动化、快速测量，本发明改进了红外灯筛选测试的自动化程度，提高了工作效率和测试的准确性，大大简化了航天器真空热试验用红外灯筛选测试的测试过程。

Description

用于航天器真空热试验用红外灯的筛选测试仪

技术领域

本发明属于航天器地面测试及试验领域，并可在其它相关领域红外灯筛选工作中进行推广应用，具体涉及一种用于航天器真空热试验用红外灯的筛选测试仪,及使用该装置进行的红外灯筛选测试方法。

背景技术

在空间环境模拟试验中，常用红外灯阵模拟航天器外热流，一个红外灯阵由数十个或上百个红外灯组成。

目前，在红外灯采购验收时进行技术指标的抽样测试，测试分别在真空、低温环境下进行，或委托专业机构进行。在红外灯投入使用前，进行外观检查，剔除灯管破裂、接线端子松动等残次品，然后对筛选后的红外灯进行冷态及热态阻值测试，在红外灯阵电装时尽量选择阻值一致性较好、偏差较小的红外灯。电装完成后进行灯阵的均匀性测试，调节红外灯安装高度，保证灯阵的均匀性满足试验要求。

目前的红外灯筛选过程没有对红外灯辐射的均匀性及红外辐射效率的测试手段，对红外灯阵的均匀性直接造成影响。红外灯冷态电阻测试依然采用人工万用表测试记录的方法，效率和准确性较低。热态电阻采用搭建程控电源系统集中测试方法，将每三十盏灯与一个机柜的电源进行连接，用控制程序统一加电测试。这种方法搭建系统繁琐，准备工作量大，自动化水平较低。根据红外灯筛选工作的实际要求，设计开发红外灯筛选自动测试装置，该装置应该能够自动完成红外灯筛选冷态热态阻值自动测试与判读功能，并具备红外灯辐射功率测试功能并判读红外灯辐射功率一致性，改进红外灯筛选的自动化程度，提高工作效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于航天器真空热试验用红外灯的筛选测试仪，该测试仪在航天器热试验用红外灯筛选测试过程中，测量红外灯的冷态电阻、热态电阻、辐射功率等参数时，不需要人工判读红外灯测试状态及更换红外灯的操作，装置自动完成红外灯测试状态的判读与红外灯切换，实现自动化、快速测量。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种用于航天器真空热试验用红外灯的筛选测试仪，主要包括框架式的仪器支架和设置在仪器支架上的中央控制单元、灯架移动单元、移动测试单元、舵机加电测试单元、数据存储与人机交互单元；其中，灯架移动单元主要由测试灯架、灯架移动机构、伺服电机控制电路组成，在仪器支架上面承载着测试灯架，测试灯架上方两侧上按照红外灯耳片外形制作的相应卡槽，用于夹持10支以上待测试的红外灯，使其不会平移，仪器支架与测试灯架之间设置灯架移动机构，灯架移动机构内配有伺服电机，通过伺服电机控制电路控制伺服电机正反转，使测试灯架移入移出仪器支架，进行测试红外灯更换工作；

其中，移动测试单元由移动测试机构、步进电机、硅光电池片、步进电机驱动电路、辐射功率测试电路组成，在仪器支架一侧框架的顶端上设置移动测试机构，在仪器支架与移动测试机构之间装有步进电机；通过控制步进电机驱动电路，使得移动测试机构在仪器支架上平移到任意一只红外灯的正上方对红外灯进行测试，同时，在移动测试机构上装有三只硅光电池片，按照红外灯三等分中心点排列在红外灯正上方，辐射功率测试电路利用硅光电池片测试红外灯的辐照电压，测试周期为1ms，并将测试数据发给主控电路，比对红外灯光照的均匀性；

其中，舵机加电测试单元由舵机、加电触点、舵机控制电路、测试电路组成，在移动测试机构两侧安装两台舵机，舵机下连接加电触点，通过舵机控制电路控制加电触点的抬起和落下，加电触点下落至红外灯耳片处，给被测红外灯一个恒力将其固定，形成稳定电连接；

其中，数据存储与人机交互单元由固态硬盘、LCD液晶显示屏，USB输入输出端口、LAN通信模块组成，固态硬盘用于中央控制单元控制数据的存储与读取，存储内容包括测量的灯号名称、电压、电流、电阻、光感电压、时间等信息，并且以表单形式存储在内部存储器内，通过打印、U盘或网络将数据导出。同时，人机交互单元采用分辨率320×240的液晶显示屏，并配有指示灯与蜂鸣器，显示所有的配置与测量信息，如测量信息、筛选策略设置、测量结果阻值等，可以很好地丰富人机交流界面，便于配置参数的设置，还设置有USB输入输出端口，用于输入或输出相关信息，可存储大于10000盏红外灯的测试数据。

其中，测试电路包括冷态阻值测试模式和热态阻值测试模式，冷态阻值测试由测试电路为红外灯加电0.2A，加电时间3s,采集红外灯两端电压数据，采集周期0.5s,测试电路将电压数据发送给中央控制单元，中央控制单元对数据进行存储，同时取加电时间内的平均值作为冷态电阻结果值记录在测试报告中。

其中，热态阻值测试模式中测试电路向中央控制单元发出加电指令，中央控制单元通过LAN通信模块控制Agilent 5750程控电源对红外灯进行加电测试，测试电路采集红外灯两端电压数据，采集周期0.5s，测试电路将回读数据发送给中央控制单元进行数据存储及判断红外灯热态阻值是否稳定，若满足稳定判据中央控制单元向测试电路发送指令关闭电压采集，同时通过LAN通信模块关闭程控电源，完成热态阻值测试。

本发明的测试仪，在航天器热试验用红外灯筛选测试过程中，测量红外灯的冷态电阻、热态电阻、辐射功率等参数时，不需要人工判读红外灯测试状态及更换红外灯的操作，装置自动完成红外灯测试状态的判读与红外灯切换，实现自动化、快速测量。

附图说明

图1为本发明的红外灯筛选测试仪系统结构示意图；

图2为本发明的内部机械结构示意图，其中1、仪器支架；2、灯架移动机构；3、测试灯架；4、红外灯；5、移动测试机构；6、步进电机；7、硅光电池片；8、舵机；9、加电触点。

图3为本发明的测试灯架结构示意图，其中3、测试灯架；4红外灯；33、红外灯耳片；34、测试灯架的卡槽。

图4为本发明的外观及接口示意图，其中41、操作屏；42、仪器开关；43、急停按键；44、仓门开关；45、仓门；46、程控电源；47、直流电输入口；48、USB接口；49、LAN接口；410、扣手；411、电源开关；412、电源接口。

图5为本发明的测试界面示意图，其中51、新建测试项目；52、打开已建项目；53、生成测试报告并保存；54、IP地址设置；55、协同测试设置；56、测试灯架移出；57、测试灯架移入；58、移动测试机构手动前移一盏灯；59、加电触点抬起；510、加电触点落下；511、移动测试机构回初始测试位置；512、紧急断电加电触点抬起。

具体实施方式

以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。

本发明的用于航天器真空热试验用红外灯的筛选测试仪，如图1所示，主要包括仪器支架1和设置在框架式仪器支架1上的中央控制单元、灯架移动单元、移动测试单元、舵机加电测试单元、数据存储与人机交互单元。

其中，灯架移动单元主要由测试灯架3、灯架移动机构2、伺服电机控制电路组成。灯架移动单元如图2所示，在仪器支架1上面承载着测试灯架3，如图3所示，测试灯架3上方两侧上按照现有飞利浦IR13169X型红外灯耳片33外形制作相应卡槽34，用于夹持10支待测试的红外灯4，使其不会平移。仪器支架1与测试灯架3之间设置灯架移动机构2，灯架移动机构2内配有伺服电机，可通过伺服电机控制电路控制伺服电机正反转，使测试灯架3移入移出仪器支架，进行测试红外灯4更换工作。

其中，移动测试单元由移动测试机构5、步进电机6、硅光电池片7、步进电机驱动电路、辐射功率测试电路组成。移动测试单元如图2所示，在仪器支架1的一侧顶端设置移动测试机构5，在仪器支架1与移动测试机构5之间装有步进电机6。通过控制步进电机驱动电路，可使得移动测试机构在仪器支架1上平移到任意一只红外灯4的正上方对红外灯4进行测试。同时，在移动测试机构5上装有三只硅光电池片7，按照红外灯三等分中心点排列在红外灯4正上方。辐射功率测试电路利用硅光电池片7测试红外灯的辐照电压，测试周期为1ms，并将测试数据发给主控电路，比对红外灯光照的均匀性。

其中，舵机加电测试单元由舵机8、加电触点9、舵机控制电路、测试电路组成。在移动测试机构两侧安装两台舵机8，舵机8下连接加电触点9如图2所示，通过舵机控制电路控制加电触点9的抬起落下。加电触点9下落至红外灯耳片33处，给被测红外灯一个恒力将其固定，形成稳定电连接。测试电路包括冷态阻值测试热态阻值测试。冷态阻值测试由测试电路为红外灯加电0.2A，加电时间3s,采集红外灯两端电压数据，采集周期0.5s,测试电路将电压数据发送给主控电路。主控电路对数据进行存储，同时取加电时间内的平均值作为冷态电阻结果值记录在测试报告中。热态阻值测试中测试电路向主控电路发出加电指令。主控电路通过LAN通信模块控制Agilent 5750程控电源对红外灯进行加电测试，测试电路采集红外灯两端电压数据，采集周期0.5s。测试电路将回读数据发送给主控电路进行数据存储及判断红外灯热态阻值是否稳定，若满足稳定判据主控电路向测试电路发送指令关闭电压采集，同时通过LAN通信模块关闭程控电源，完成热态阻值测试。

其中，数据存储与人机交互单元由固态硬盘、LCD液晶显示屏，USB输入输出端口、LAN通信模块组成。红外灯筛选测试仪配置一块24G SSD固态硬盘用于主控电路控制数据的存储与读取，可存储大于10000盏红外灯的测试数据。存储内容包括测量的灯号名称、电压、电流、电阻、光感电压、时间等信息，并且以表单形式存储在内部存储器内，可以通过打印、U盘，网络将数据导出。同时，人机交互采用分辨率320×240的液晶显示屏，并配有指示灯与蜂鸣器，显示所有的配置与测量信息，如测量信息、筛选策略设置、测量结果阻值等，可以很好地丰富人机交流界面，便于配置参数的设置。

本发明中利用此装置进行红外灯筛选测试的方法，主要包括以下步骤：

1)红外灯筛选测试仪与程控电源46设备接线，如图4所示，红外灯筛选测试仪接220V电源，开启电源开关411，按下设备开关键，测试仪启动开机。程控电源46接220V电源，电源直流输出口接两根导线至红外灯筛选测试仪直流输入口47，电源网口用网线与红外灯筛选测试仪网口连接，连接完成后启动程控电源46。在红外灯筛选测试仪的操作系统中设置网络连接，将红外灯筛选测试仪与程控电源46设置在一个网段内，确认电源可以通信。

2)按下红外灯筛选测试仪仓门开关，仓门45自动开启，开启到位后，取出红外灯架，安装红外灯4。红外灯安装完毕后，将红外灯架放回灯架移动机构中，按下仓门开关44，仓门关闭。

3)打开红外灯筛选测试控件，测试界面如图5所示，首先检查电源在线状态，然后选择创建一个新测试项目或打开已有的未完成测试项目。

4)在三实施方式中，创建一个新的测试项目需要创建测试名称，输入灯数，输入测试热态电阻施加电流电压值，选择热态电阻测试稳定判读方式。此处可以选择设定加电时间或选择电压差值两种方式对热态电阻测试稳定进行判读。若选择设定加电时间方式，即在测试热态电阻时按照加电时间进行加电测试，时间到一支红外灯热态电阻测试完成，切换至下一支红外灯，记录最后一个采集周期的测试数据为该灯的筛灯数据。若选择按设定的电压差值作为稳定判据后，在测试过程中达到稳定的电压判据后，继续测量十个周期，确认后十个周期都满足稳定电压判据，测试完成，按第十个周期的测量值作为生成所有测试灯数据的报表值。若其中任意周期内未达到稳定判据，则从新判读稳定判据。

5)在三实施方式中，选择已存在的测试的文件，则直接调用测试文件中的测试规则，并提示已测红外灯数量，继续下一盏红外灯测试。

6)红外灯筛选测试仪在测试过程中包括自动测试模式和手动测试模式。自动测试模式用于整批次红外灯的筛选，手动测试模式用于单测某一只灯的补充测试。

7)在六实施方式中，自动测试模式开启后，首先对仪器中的十只红外灯进行冷态电阻测试，冷态电阻测试默认测试电路加电0.2A，加电时间3s,数据采集周期0.5s,取加电时间内的平均值作为冷态电阻结果值进行记录。在完成十只红外灯的冷态电阻测试后，进行热态电阻测试，按照设定的热态电阻测试电流值和稳定判据进行加电，在加电周期内，以0.5s的数据采集周期，对加电过程中的电流值，电压值，热态电阻值，光照电压值进行数据采集，以表单形式生成单灯数据报表。在加电周期完成后，将最后一个采集周期的热态电阻，输入电流，回读电压，光照电压值，测试时间存储在测试项目的报表中。一组红外灯测试完成后，开启舱门，取出红外灯架，进行红外灯更换，测试下十只红外灯。测试项目中所有的红外灯全部测试完成后，以表单形式生成该测试项目全部测试红外灯数据报告，在报告中自动将不合格红外灯进行标注，并表明不合格原因。

8)在六实施方式中，手动测试模式手动输入测试灯名称，手动输入加电电流。在测试过程中可通过软件界面中的控制按钮，对测试移动机构进行控制，单击前移按钮，可将测试移动机构平移一盏红外灯距离，在平移至待测红外灯处，单击落下按钮，加电触点将落至红外灯耳片上，单击抬起按钮，加电触点将抬起。在加电触点下落状态下，单击直接测试热态电阻按钮，可对待测红外灯按照手动输入电流加电。加电过程中可看实时回读电压、热态电阻，光照电压等数据。停止测试后自动存储该灯测试数据。

9)红外灯筛选测试仪在协同模式下进行工作时，所有红外灯筛选测试仪与程控电源连接在一台交换机中实现通信。对每台红外灯筛选测试仪的软件界面中进行IP设置，确认每台测试仪只控制一台程控电源的输入输出。在软件协同工作设施模块中，其中一台测试仪选择为主仪器，选择从仪器台数，填写从仪器IP地址，其他测试仪选择为从仪器，并填写主仪器IP地址，建立与主仪器的通信。在主仪器中建立测试项目，输入测试条件，开始测试，则所有红外灯筛选测试仪同时按照同一测试条件开始测试，并将测试结果统一传入主仪器中，生成测试报告。

Claims (8)

1.一种用于航天器真空热试验用红外灯的筛选测试仪，主要包括框架式的仪器支架和设置在仪器支架上的中央控制单元、灯架移动单元、移动测试单元、舵机加电测试单元、数据存储与人机交互单元；其中，灯架移动单元主要由测试灯架、灯架移动机构、伺服电机控制电路组成，在仪器支架上面承载着测试灯架，测试灯架上方两侧上按照红外灯耳片外形制作的相应卡槽，用于夹持10支以上待测试的红外灯，使其不会平移，仪器支架与测试灯架之间设置灯架移动机构，灯架移动机构内配有伺服电机，通过伺服电机控制电路控制伺服电机正反转，使测试灯架移入移出仪器支架，进行测试红外灯更换工作；

其中，移动测试单元由移动测试机构、步进电机、硅光电池片、步进电机驱动电路、辐射功率测试电路组成，在仪器支架一侧框架的顶端上设置移动测试机构，在仪器支架与移动测试机构之间装有步进电机；通过控制步进电机驱动电路，使得移动测试机构在仪器支架上平移到任意一只红外灯的正上方对红外灯进行测试，同时，在移动测试机构上装有三只硅光电池片，按照红外灯三等分中心点排列在红外灯正上方，辐射功率测试电路利用硅光电池片测试红外灯的辐照电压，测试周期为1ms，并将测试数据发给主控电路，比对红外灯光照的均匀性。

2.如权利要求1所述的筛选测试仪，其中，舵机加电测试单元由舵机、加电触点、舵机控制电路、测试电路组成，在移动测试机构两侧安装两台舵机，舵机下连接加电触点，通过舵机控制电路控制加电触点的抬起和落下，加电触点下落至红外灯耳片处，给被测红外灯一个恒力将其固定，形成稳定电连接。

3.如权利要求1所述的筛选测试仪，其中，数据存储与人机交互单元由固态硬盘、LCD液晶显示屏，USB输入输出端口、LAN通信模块组成。

4.如权利要求1所述的筛选测试仪，固态硬盘用于中央控制单元控制数据的存储与读取，存储内容包括测量的灯号名称、电压、电流、电阻、光感电压、时间等信息，并且以表单形式存储在内部存储器内，通过打印、U盘或网络将数据导出。

5.如权利要求4所述的筛选测试仪，其中，人机交互单元采用分辨率320×240的液晶显示屏，并配有指示灯与蜂鸣器，显示所有的配置与测量信息，如测量信息、筛选策略设置、测量结果阻值等，还设置有USB输入输出端口，用于输入或输出相关信息。

6.如权利要求1所述的筛选测试仪，其中，测试电路包括冷态阻值测试模式和热态阻值测试模式。

7.如权利要求6所述的筛选测试仪，其中，冷态阻值测试由测试电路为红外灯加电0.2A，加电时间3s,采集红外灯两端电压数据，采集周期0.5s,测试电路将电压数据发送给中央控制单元，的中央控制单元对数据进行存储，同时取加电时间内的平均值作为冷态电阻结果值记录在测试报告中。

8.如权利要求6所述的筛选测试仪，其中，热态阻值测试模式中测试电路向中央控制单元发出加电指令，中央控制单元通过LAN通信模块控制Agilent 5750程控电源对红外灯进行加电测试，测试电路采集红外灯两端电压数据，采集周期0.5s，测试电路将回读数据发送给中央控制单元进行数据存储及判断红外灯热态阻值是否稳定，若满足稳定判据中央控制单元向测试电路发送指令关闭电压采集，同时通过LAN通信模块关闭程控电源，完成热态阻值测试。