CN113960371B - 一种火工品点火回路的电阻测量电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种火工品点火回路的电阻测量电路，属于火工品检测技术领域，解决了现有火工品电阻测量装置仪器接口多且操作流程复杂造成存在测试安全风险的问题。包括并联在待测火工品点火回路两端的恒流源发生器、信号放大器，以及电阻计算模块；恒流源发生器用于为点火回路提供恒流电流；信号放大器用于对恒流电流流过点火回路产生的电压压降进行放大得到测试电压，并将测试电压输出至电阻计算模块；电阻计算模块，用于根据测试电压得到点火回路的电阻。实现了对待测火工品点火回路的测量，简单易行，易于实施，检测精度高，且具有快速、安全及可靠的优点，在火工品检测技术领域具有较高的实用价值。

Description

一种火工品点火回路的电阻测量电路

技术领域

本发明涉及火工品检测技术领域，尤其涉及一种火工品点火回路的电阻测量电路。

背景技术

在火工品的质量检测中需对其电阻进行测试。火工品的种类较多，不同种类火工品的电阻范围差别较大(有的几十毫欧，有的几十欧姆)。出于安全性考虑，在测试火工品的电阻时，需严格控制流过火工品的测试电流。不同种类火工品的测试电流要求也不相同(有的要求几毫安，有的要求几十毫安)。

目前，现有的对火工品电阻的测量方法要么是一种火工品使用一台专用的测试仪器，要么是使用一台测试仪器，根据火工品的种类进行分档测试。但是这两种做法都存在许多不足之处：仪器较多、管理不便，仪器接口多、操作流程复杂，存在测试安全风险。如果仪器选用或者档位选择与被测火工品的种类不符，可能使测试电流超过规定要求，所以目前使用的火工品电阻测试仪都存在测试安全风险。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种火工品点火回路的电阻测量电路，用以解决现有火工品电阻测量装置仪器接口多且操作流程复杂造成存在测试安全风险的问题。

本发明实施例提供了一种火工品点火回路的电阻测量电路，包括并联在待测火工品点火回路两端的恒流源发生器、信号放大器、以及电阻计算模块；

所述恒流源发生器用于为点火回路提供恒流电流；

所述信号放大器用于对所述恒流电流流过点火回路产生的电压压降进行放大得到测试电压，并将所述测试电压输出至电阻计算模块；

所述电阻计算模块，用于根据所述测试电压得到点火回路的电阻。

进一步，所述恒流源发生器包括运算放大器U1、电压源V、三极管VT1、二极管D1、电阻R2和电阻R3；

所述运算放大器U1的同相输入端连接电压源V的正极性端，电压源V的负极性端连接供电电源的负极性端GND，运算放大器U1的反相输入端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端为恒流源发生器的负输出端，运算放大器U1的输出端连接三极管VT1的基极，三极管VT1的集电极连接供电电源的正极性端VCC，三极管VT1的发射极连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极为恒流源发生器的正输出端，电阻R3的一端连接恒流源发生器的负输出端，电阻R3的另一端连接供电电源的负极性端GND。

进一步，所述恒流源发生器提供的恒流电流计算公式为：

式中，I_C为恒流源发生器提供的恒流电流，U为电压源V的电压。

进一步，所述恒流源发生器还包括电阻R1和电容C1；其中，所述电阻R1与电容C1串接在运算放大器U1的反相输入端与输出端之间。

进一步，所述恒流源发生器还包括电容C2，所述电容C2串接在运算放大器U1的反相输入端与输出端之间。

进一步，所述信号放大器包括运算放大器U2、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7；

所述运算放大器U2的同相输入端分别连接电阻R4的一端和电阻R7的一端，电阻R4的另一端为信号放大器的正输入端，电阻R7的另一端连接供电电源的负极性端GND，运算放大器U2的反相输入端连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端为信号放大器的负输入端，运算放大器U2的输出端为信号放大器的输出端，所述电阻R6串接在运算放大器U2的反相输入端与输出端之间。

进一步，所述电阻R4与电阻R5的阻值相等，电阻R6与电阻R7的阻值相等，所述信号放大器的放大倍数为R₆/R₅。

进一步，所述电阻计算模块计算点火回路的电阻计算公式为：

式中，R为点火回路电阻，k为信号放大器的放大倍数，U_T为信号放大器输出端的测试电压。

进一步，所述第一运算放大器U1及运算放大器U2的型号均为AD822AR。

进一步，所述三极管VT1的型号为MMBT2222A。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

1、一种火工品点火回路的电阻测量电路，通过恒流源发生器为点火回路提供恒流电源，使其产生电压压降，采用信号放大器对该电压压降进行放大并测量得到测量电压，电阻计算模块根据该测量电压计算得到点火回路的电阻，解决了现有火工品电阻测量装置仪器接口多且操作流程复杂造成存在测试安全风险的问题，简单易行，易于实施，检测精度高，且具有快速、安全及可靠的优点，在火工品技术领域具有较高的实用价值。

2、通过恒流源发生器为点火回路提供了恒定的电流，使得在点火回路的两端产生电压压降，信号放大器进而对该电压压降进行放大，通过测量可得到测量电压，最后根据测量电压与点火回路电阻的关系得到点火回路的电阻，简单易行，易于实施，且该电阻测量电路的只有两个端子与被测点火回路连接，操作流程简单，解决了现有火工品电阻测量装置仪器接口多且操作流程复杂造成存在测试安全风险的问题，提高了测试的效率。

3、在恒流源发生器电路中，电阻R1、电阻R2构成PI调节的比例环，电阻R2、电容C1构成PI调节的积分环，电容C2的作用是为PI调节电路提供一个极点，以保证PI调节的稳定性。通过上述PI调节使得恒流源发生器为点火回路提供的恒流电流更加稳定，设计简单，每个器件之间相互配合，为点火回路提供了高精度的电流。

4、通过恒流源发生器为点火回路提供了高精度的恒流电路，电阻计算模块根据信号放大器输出端的测试电压计算得到点火回路的电阻，计算简单，减少了电阻测量的复杂度，提高了点火回路电阻的测量效率。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为火工品点火回路的电阻测量电路结构图；

图2为火工品点火回路的电阻测量电路原理图；

附图标记：

100-恒流源发生器；200-信号放大器；300-电阻计算模块。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

目前，现有的火工品电阻测量方法主要分为两类，一类是一种火工品使用一台专用的测试仪器，另一类是使用一台测试仪器，根据火工品的种类进行分档测试。这两类测试方法适用的仪器较多、管理不便，仪器接口多、操作流程复杂，存在测试安全风险，如果仪器选用或者档位选择与被测火工品的种类不符，可能使测试电流超过规定要求，所以目前使用的火工品电阻测试仪都存在测试安全风险。为此，本申请提出了一种火工品点火回路的电阻测量电路，该电阻测量电路包括恒流源发生器、信号放大器和电阻计算模块，通过恒流源发生器为点火回路提供恒流电源，使其产生电压压降，采用信号放大器对该电压压降进行放大得到测量电压，电阻计算模块根据该测量电压计算得到点火回路的电阻，解决了现有火工品电阻测量装置仪器接口多且操作流程复杂造成存在测试安全风险的问题，简单易行，易于实施，检测精度高，且具有快速、安全及可靠的优点，在火工品技术领域具有较高的实用价值。

本发明的一个具体实施例，公开了一种火工品点火回路的电阻测量电路，如图1所示，包括并联在待测火工品点火回路两端的恒流源发生器100、信号放大器200，以及电阻计算模块300。恒流源发生器用于为点火回路提供恒流电流；信号放大器用于对恒流电流流过点火回路产生的电压压降进行放大得到测试电压，并将测试电压输出至电阻计算模块；电阻计算模块，用于根据测试电压得到点火回路的电阻。

实施时，恒流源发生器和信号放大器均并联在待测火工品点火回路两端，电阻计算模块与信号放大器的输出端连接，用于根据信号放大器输出的电压计算得到火工品点火回路的电阻。其中，待测火工品点火回路由限流电阻和火工品串联组成，限流电阻的阻值一般为1～3欧姆，具体的阻值依据实际情况而定，故在采用该火工品点火回路的电阻测量电路测量得到点火回路的电阻后，可用点火回路的电阻减去限流电阻得到火工品的电阻。现场的工作人员基于该火工品的电阻判断是否可以进行点火，若火工品的电阻超过了预设电阻可接受范围，则不可以点火，若火工品的电阻在一定可接受范围内，则可以进行点火。

与现有技术相比，本实施例提供的一种火工品点火回路的电阻测量电路，通过恒流源发生器为点火回路提供恒流电源，使其产生电压压降，采用信号放大器对该电压压降进行放大并测量得到测量电压，电阻计算模块根据该测量电压计算得到点火回路的电阻，解决了现有火工品电阻测量装置仪器接口多且操作流程复杂造成存在测试安全风险的问题，简单易行，易于实施，检测精度高，且具有快速、安全及可靠的优点，在火工品技术领域具有较高的实用价值。

优选地，恒流源发生器包括运算放大器U1、电压源V、三极管VT1、二极管D1、电阻R2和电阻R3；运算放大器U1的同相输入端连接电压源V的正极性端，电压源V的负极性端连接供电电源的负极性端GND，运算放大器U1的反相输入端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端为恒流源发生器的负输出端，运算放大器U1的输出端连接三极管VT1的基极，三极管VT1的集电极连接供电电源的正极性端VCC，三极管VT1的发射极连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极为恒流源发生器的正输出端，电阻R3的一端连接恒流源发生器的负输出端，电阻R3的另一端连接供电电源的负极性端GND。

优选地，信号放大器包括运算放大器U2、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7；运算放大器U2的同相输入端分别连接电阻R4的一端和电阻R7的一端，电阻R4的另一端为信号放大器的正输入端，电阻R7的另一端连接供电电源的负极性端GND，运算放大器U2的反相输入端连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端为信号放大器的负输入端，运算放大器U2的输出端为信号放大器的输出端，电阻R6串接在运算放大器U2的反相输入端与输出端之间。优选地，电阻R4与电阻R5的阻值相等，电阻R6与电阻R7的阻值相等。

优选地，恒流源发生器还包括电阻R1和电容C1；其中，电阻R1与电容C1串接在运算放大器U1的反相输入端与输出端之间。优选地，恒流源发生器还包括电容C2，电容C2串接在运算放大器U1的反相输入端与输出端之间。具体来说，电阻R1、电阻R2构成PI调节的比例环，电阻R2、电容C1构成PI调节的积分环，电容C2的作用是为PI调节电路提供一个极点，以保证PI调节的稳定性。通过上述PI调节使得恒流源发生器为点火回路提供的恒流电流更加稳定，设计简单，器件之间相互配合，为点火回路提供了高精度的电流。

示例性的，本申请中给出了恒流源发生器中每个器件的参数，电压源V的电压基准为2.5VDC，运算放大器U1和运算放大器U2的型号均为AD822AR，电阻R1为51kΩ，电阻R2为100kΩ，电阻R3为1kΩ，电容C1为10nF，电容C2为470pF，供电电源的正极性端电压VCC为5VDC，三极管VT1的型号为MMBT2222A，二极管D1型号为BAT54H。其中，电阻R3为采样电阻，由于其阻抗远低于电阻R2、电阻R4与电阻R7之和及电阻R5与电阻R6电阻之和，则可近似认为恒流源发生器输出的高精度电流流经被测点火回路后全部经过电阻R3流回至GND，故电阻R3将恒流源发生器输出的高精度电流转换为电压信号送入电流源PI调节电路中作为反馈信号。运算放大器U1、电压源V与电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2起到电流源PI调节作用，能够将上述R3两端的电压调节成与电压源V的电压一致，其中电阻R1与电阻R2构成PI调节的比例环，电阻R2与电容C1构成PI调节的积分环。二极管D1的作用是防止电流出现反向倒灌，保证电路的稳定运行。三极管VT1的作用是放大上述构成PI调节的输出，以提高电流输出的能力。

通过恒流源发生器为点火回路提供了恒定的电流，使得在点火回路的两端产生电压压降，信号放大器进而对该电压压降进行放大，通过测量可得到测量电压，最后根据测量电压与点火回路电阻的关系得到点火回路的电阻，简单易行，易于实施，恒流源发生器与信号放大器相互配合。同时该电阻测量电路只有两个端子，相比于现有技术接口较少，操作流程简单，解决了现有火工品电阻测量装置仪器接口多且操作流程复杂造成存在测试安全风险的问题，提高了测试的效率。

优选地，恒流源发生器提供的恒流电流计算公式近似为：

式中，I_C为恒流源发生器提供的恒流电流，U为电压源V的电压。

优选地，电阻计算模块计算点火回路的电阻计算公式为：

式中，R为点火回路电阻，k为信号放大器的放大倍数，k＝R₆/R₅，U_T为信号放大器输出端的测试电压。

通过恒流源发生器为点火回路提供了高精度的恒流电路，通过电阻计算模块根据信号放大器输出端的测试电压计算得到点火回路的电阻，计算简单，减少了电阻测量的复杂度，提高了点火回路电阻的测量效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种火工品点火回路的电阻测量电路，其特征在于，包括并联在待测火工品点火回路两端的恒流源发生器、信号放大器，以及电阻计算模块；

所述恒流源发生器用于为点火回路提供恒流电流；

所述信号放大器用于对所述恒流电流流过点火回路产生的电压压降进行放大得到测试电压，并将所述测试电压输出至电阻计算模块；

所述电阻计算模块，用于根据所述测试电压得到点火回路的电阻；

所述恒流源发生器包括运算放大器U1、电压源V、三极管VT1、二极管D1、电阻R2和电阻R3；

所述运算放大器U1的同相输入端连接电压源V的正极性端，电压源V的负极性端连接供电电源的负极性端GND，运算放大器U1的反相输入端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端为恒流源发生器的负输出端，运算放大器U1的输出端连接三极管VT1的基极，三极管VT1的集电极连接供电电源的正极性端VCC，三极管VT1的发射极连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极为恒流源发生器的正输出端，电阻R3的一端连接恒流源发生器的负输出端，电阻R3的另一端连接供电电源的负极性端GND；

所述恒流源发生器还包括电阻R1和电容C1；其中，所述电阻R1与电容C1串接在运算放大器U1的反相输入端与输出端之间；

电阻R1、电阻R2构成PI调节的比例环，电阻R2、电容C1构成PI调节的积分环；

所述恒流源发生器还包括电容C2，所述电容C2串接在运算放大器U1的反相输入端与输出端之间，电容C2的作用是为PI调节电路提供一个极点，以保证PI调节的稳定性；

所述信号放大器包括运算放大器U2、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7；

所述运算放大器U2的同相输入端分别连接电阻R4的一端和电阻R7的一端，电阻R4的另一端为信号放大器的正输入端，电阻R7的另一端连接供电电源的负极性端GND，运算放大器U2的反相输入端连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端为信号放大器的负输入端，运算放大器U2的输出端为信号放大器的输出端，所述电阻R6串接在运算放大器U2的反相输入端与输出端之间；

所述电阻R4与电阻R5的阻值相等，电阻R6与电阻R7的阻值相等；所述信号放大器的放大倍数为。

2.根据权利要求1所述的火工品点火回路的电阻测量电路，其特征在于，所述恒流源发生器提供的恒流电流计算公式为：

；

式中，为恒流源发生器提供的恒流电流，/>为电压源V的电压。

3.根据权利要求1所述的火工品点火回路的电阻测量电路，其特征在于，所述电阻计算模块计算点火回路的电阻计算公式为：

；

式中，为点火回路电阻，/>为信号放大器的放大倍数，/>为信号放大器输出端的测试电压，/>为电压源V的电压。

4.根据权利要求1所述的火工品点火回路的电阻测量电路，其特征在于，所述运算放大器U1及运算放大器U2的型号均为AD822AR。

5.根据权利要求1所述的火工品点火回路的电阻测量电路，其特征在于，所述三极管VT1的型号为MMBT2222A。