CN116643086A - 一种航天器热试验智能化阻值、绝缘测量系统和方法 - Google Patents

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CN116643086A CN202310435077.0A CN202310435077A CN116643086A CN 116643086 A CN116643086 A CN 116643086A CN 202310435077 A CN202310435077 A CN 202310435077A CN 116643086 A CN116643086 A CN 116643086A
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Abstract

本发明提供了一种适用于航天器热试验智能化阻值、绝缘测量系统和方法，该系统包括中间继电器组含多个中间继电器；直流电源模块为可编程逻辑控制器供电；接插件的接线方法为：每两个接线点为一对，接入热试验被测加热回路，同时连接中间继电器组中的任一中间继电器的两个常开触点；该中间继电器的两个公共触点分别连接第一接线端子排和第二接线端子排的输入端，第一接线端子排的输出端连接第二中间继电器的一个常开触点，第二接线端子排的连接到第一中间继电器的一个常开触点；第二中间继电器的常闭触点接地，公共端触点接第一中间继电器的另一组常开触点，第一中间继电器的两组公共端接数字万用表的正负极。

Description

一种航天器热试验智能化阻值、绝缘测量系统和方法
技术领域
本发明涉及一种阻值、绝缘测量系统，属于航天器热试验用阻值、绝缘测量技术领域。
背景技术
航天器在研制过程中，需要进行部组件、单机等真空热试验。真空热试验一般采用程控直流电源进行供电，随着热试验规模越来越大，对电源的需求也越来越多，从之前一个热试验只需要十几台电源，到现在一个热试验需求几百台电源。在热试验过程中需准确模拟在轨情况，如模拟空间外热流情况、模拟产品安装边界温度、模拟设备使用功耗。一般使用薄膜型电加热器、红外加热器等进行模拟，为了可以准确模拟功耗，则要求在试验前对薄膜型电加热器与红外加热器回路的阻值进行精确测量，此外还需要对加热回路的电绝缘情况进行测量，确保不会在试验过程中由于漏电等原因对产品进行损坏。
目前测量方式为在试验准备过程中，所有加热回路接插件对插后，使用万用表逐路对本次试验用的所有加热回路的阻值与绝缘进行测量，测量结果记录在纸质记录表中。
这种方式目前存在以下缺陷：(1)使用万用表逐路对加热回路进行测量，测量时间较长、效率较低；(2)测量过程中需要两人配合，一人测量另一人使用纸质表格对测量结果进行记录；(3)电源端测量的阻值绝缘结果与试验前从产品接插件处测量的阻值需要人工进行判断，可能出错，且记录方式为纸质表格，不易进行追溯与查询。
因此需要用自动化、智能化的手段提高准备试验过程中加热回路阻值与绝缘测试效率。
发明内容
本发明所解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种航天器热试验智能化阻值、绝缘测量系统和方法，适用于航天器热试验过程中快速化测量加热回路阻值、绝缘的测量，解决人工测量效率低、易出错的问题。
本发明的技术方案是：一种航天器热试验智能化阻值、绝缘测量系统，该测量系统包括：数字万用表、可编程逻辑控制器、中间继电器组、第一中间继电器、第二中间继电器、直流电源模块、第一接线端子排、第二接线端子排、接插件；中间继电器组包括N个中间继电器，N大于等于1；第一中间继电器、第二中间继电器和中间继电器组中的中间继电器均为两开两闭继电器，由可编程逻辑控制器控制；
直流电源模块为可编程逻辑控制器供电；
接插件的接线方法为：每两个接线点为一对，接入热试验被测加热回路，同时连接中间继电器组中的任一中间继电器的两个常开触点；该中间继电器的两个公共触点分别连接第一接线端子排和第二接线端子排的输入端，第一接线端子排的输出端连接第二中间继电器的一个常开触点，第二接线端子排的连接到第一中间继电器的一个常开触点；第二中间继电器的常闭触点接地，公共端触点接第一中间继电器的另一组常开触点，第一中间继电器的两组公共端接数字万用表的正负极。
优选地，初始状态下，可编程逻辑控制器控制第一中间继电器和第二中间继电器的常开触点闭合、常闭触点断开；中间继电器组中的所有中间继电器的常开触点断开，常闭触点闭合。
优选地，所述可编程逻辑控制器还用于根据数字万用表的测量结果，对航天器热试验的阻值或者绝缘性能进行判读。
优选地，上述航天器热试验智能化阻值、绝缘测量系统还包括运行状态指示灯，运行状态指示灯连接可编程逻辑控制器的通用I O管脚，数字万用表测量回路阻值、绝缘情况时运行状态指示灯亮；否则，运行状态指示灯灭，默认为运行状态指示灯灭。
上述航天器热试验智能化阻值、绝缘测量系统，该测量系统还包括停止状态指示灯，停止状态指示灯连接可编程逻辑控制器的通用I O管脚，当系统处在初始状态时，停止状态指示灯亮；否则，停止状态指示灯灭，默认为停止状态指示灯亮。
优选地，测量的回路数量可以按照热试验系统可提供的最大加热回路数量。
本发明的另一个技术方案是：基于上述测量系统的航天器热试验智能化阻值测量方法，该方法包括如下步骤：
S1-1、控制第一中间继电器、第二中间继电器常开触点闭合、常闭触点断开；
S1-2、控制中间继电器组中被测加热回路对应的中间继电器常开触点闭合，常闭触点断开，其余中间继电器常开触点断开，常闭触点闭合，使用数字万用表的欧姆档测量出被测加热回路的阻值；
S1-3、将被测加热回路阻值的测量值与设计值进行对比，如果两者之差的绝对值大于预设门限，则认为测量数据不合格，对测量系统状态进行自查，如果测量系统正常，则重复执行步骤S1-2和S1-3，进行3次测量，如果三次测量结果任意一次不合格，则标记被测加热回路阻值不正常，结束；如果被测加热回路阻值均正常，则进入下一步；
S1-4、再次对该回路阻值进行测量，对比本次测量结果与S1-3中任意一次测量结果之差的绝对值是否小于第二预设门限。如果是，则判定被测加热回路阻值稳定，否则认为被测加热回路阻值不稳定；
S1-5、重复执行步骤S1-2～S1-4，遍历所有被测加热回路，测量完毕后控制测量系统回到初始状态。
优选地，所述第一预设门限小于等于5Ω，所述第二预设门限小于等于2Ω。
本发明的又一个技术方案是：基于上述测量系统的航天器热试验智能化绝缘测量方法，该方法包括如下步骤：
S2-1、控制第二中间继电器常开触点闭合；
S2-2、控制中间继电器组中被测加热回路对应的中间继电器的常开触点闭合，常闭触点断开，其他的中间继电器的常开触点断开，常闭触点闭合，使用数字万用表的欧姆档测量出被测加热回路的阻值；
S2-3、判断被测加热回路阻值的测量值是否合格，如果否，对测量系统状态进行自查，如果是，则重复执行步骤S2-2和S2-3，进行3次测量，如果3次测量结果任意一次不合格，则标记被测加热回路阻值不正常，结束；如果被测加热回路阻值均正常，则进入下一步；
S2-4、再次对该回路阻值进行测量，判断测量得到的阻值是否满足要求；如果是，则判定被测加热回路阻值稳定，否则认为被测加热回路阻值不稳定；
S2-5、重复执行步骤S2-1～S2-4，遍历所有被测加热回路，测量完毕后控制测量系统回到初始状态。
优选地，绝缘测试结果大于100MΩ，则认为合格，否则，认为不合格。
本发明相对于现有技术的有益效果是：
(1)、本发明搭建了一个阻值、绝缘测量兼容的系统，在不改变硬件只采用软件开关的控制的条件下，先后实现多通道阻值和绝缘的测量，该系统可以通过网络远程自动、快速测量任意数量的热试验加热回路。
(2)、本发明所提供的测量系统适应性强，不需要对原有程控电源机柜进行改造，只需要把测量电缆接入到直流电源中即可使用，且该测量系统占用体积小，放置在原有电源柜旁或者顶部即可。
(3)、本发明测量结果直接由可编程逻辑控制器进行判读，减少判读所需时间提高判读效率，降低由于人为失误导致判读错误；
(4)、本发明测试结果与数据可以自动按照预设模板生成测试报告，易于后期查看数据，可追溯性更强。
(5)、本发明测量原理较为简单，易于实现。所选零部件均为标准件，通用性强、故障率低。
附图说明
图1为本发明实施例阻值、绝缘测量系统结构示意爆炸图；
图2为本发明实施例阻值、绝缘测量系统结构示意俯视图；
图3为本发明实施例阻值测量原理示意图；
图4为本发明实施例绝缘测量原理示意图；
图5为本发明实施例第一中间继电器和第二中间继电器连接关系图；
其中：1-数字万用表、2-可编程逻辑控制器、3-中间继电器组、4-第一中间继电器、5-第二中间继电器、6-运行状态指示灯、7-停止状态指示灯、8-直流电源模块、9-第一接线端子排、10-第二接线端子排、11-接插件、13-4U机箱。
具体实施方式
结合图1至图5，对本发明提供的一种航天器热试验智能化阻值、绝缘测量系统的具体实施方式进行说明。
本发明提供了一种航天器热试验智能化阻值、绝缘测量系统，包括数字万用表1、可编程逻辑控制器2、中间继电器组3、第一中间继电器4、第二中间继电器5、运行状态指示灯6、停止状态指示灯7、直流电源模块8、第一接线端子排9、第二接线端子排10、接插件11、导线12、4U机箱13，如图1和图2所示。
箱体上安装焊接好的接插件11，并通过接插件11延伸出来的导线接入热试验用程控电源加热回路中，通过可编程逻辑控制器2对中间继电器组3、第一中间继电器4、第二中间继电器5进行控制，并使用数字万用表1对接入的加热回路进行阻值、绝缘测量，测量结果由软件自动判读。本发明公开的智能化阻值、绝缘测量系统可以降低人工判读时间提高判读效率，避免由于人为失误导致测量结果错误；测试结果与数据可以自动按照预设模板生成测试报告。
数字万用表1、可编程逻辑控制器2、中间继电器组3、第一中间继电器4、第二中间继电器5、直流电源模块8、第一接线端子排9、第二接线端子排10安装在箱体内。中间继电器组3包括N个中间继电器，N大于等于1，本发明某一具体实施例中，测量系统单个测量模块可以测量20路热试验加热回路。测量20路加热回路时，中间继电器组3的中间继电器为20个。接插件11为2个，如图3、图4所示。
接插件11的接线方法为：每两个接线点为一对，接入热试验被测加热回路，同时连接中间继电器组3中的任一中间继电器的两个常开触点；该中间继电器的两个公共触点分别连接第一接线端子排9和第二接线端子排10的输入端，第一接线端子排9的输出端连接第二中间继电器5的一个常开触点，第二接线端子排10的连接到第一中间继电器4的一个常开触点；第二中间继电器4的常闭触点接地，公共端触点接第一中间继电器5的另一组常开触点，第一中间继电器5的两组公共端接数字万用表1的正负极，如图5所示。
本发明某一具体实施例中，接插件11具有40根导线，导线编号1#～40#，其中1#、2#为一组接入到中间继电器组3中一个中间继电器的两个常开触点，3#、4#为一组接入到中间继电器组3中一个中间继电器的两个常开触点，以此类推。中间继电器组3的所有公共端使用导线12连接到第一接线端子排9与第二接线端子排10中，其中奇数导线连接到第一接线端子排9，偶数导线连接到第二接线端子排10。第一接线端子排9使用导线12连接到第二中间继电器5的一个常开触点上。第二接线端子排10使用导线12连接到第一中间继电器4的一个常开触点上。该第一中间继电器4常开触点对应的常闭触点接地，该第一中间继电器4的公共端使用导线9连接到第二中间继电器5的另外一组常开触点上。第二中间继电器5的两个公共端接入到数字万用表1的正负极中。
第一中间继电器4、第二中间继电器5和中间继电器组3中的中间继电器均为两开两闭继电器，由可编程逻辑控制器2控制。初始状态下，可编程逻辑控制器2控制第一中间继电器4和第二中间继电器5的常开触点闭合、常闭触点断开；中间继电器组3中的所有中间继电器的常开触点断开，常闭触点闭合。
运行状态指示灯6连接可编程逻辑控制器2的通用I O管脚，数字万用表1测量回路阻值、绝缘情况时运行状态指示灯6亮；否则，运行状态指示灯6灭，默认为运行状态指示灯6灭。
停止状态指示灯7连接可编程逻辑控制器2的通用I O管脚，当系统处在初始状态时，停止状态指示灯7亮；否则，停止状态指示灯7灭，默认为停止状态指示灯7亮。
可编程逻辑控制器2还用于根据数字万用表1的测量结果，对航天器热试验的阻值或者绝缘性能进行判读。
基于上述装置，本发明还提供了航天器热试验智能化阻值和绝缘测量方法。
阻值测量方法包括如下步骤：
S1-1、控制第一中间继电器4、第二中间继电器5常开触点闭合、常闭触点断开；
S1-2、控制中间继电器组3中被测加热回路对应的中间继电器常开触点闭合，常闭触点断开，其余中间继电器常开触点断开，常闭触点闭合，使用数字万用表1的欧姆档测量出被测加热回路的阻值；
S1-3、将被测加热回路阻值的测量值与设计值进行对比，如果两者之差的绝对值大于预设门限，则认为测量数据不合格，对测量系统状态进行自查，如果测量系统正常，则重复执行步骤S1-2和S1-3，进行3次测量，如果三次测量结果任意一次不合格，则标记被测加热回路阻值不正常，结束；如果被测加热回路阻值均正常，则进入下一步；
S1-4、再次对该回路阻值进行测量，对比本次测量结果与S1-3中任意一次测量结果之差的绝对值是否小于第二预设门限。如果是，则判定被测加热回路阻值稳定，否则认为被测加热回路阻值不稳定；
S1-5、重复执行步骤S1-2～S1-4，遍历所有被测加热回路，测量完毕后控制测量系统回到初始状态。
所述第一预设门限小于等于5Ω，所述第二预设门限小于等于2Ω。
测量系统自查的包括电路部件之间的连接关系和各个中间继电器之间的开关闭合或断开的状态。
在本发明某一具体实施例中，加热回路阻值测量时，首先使用可编程逻辑控制器2使第一中间继电器4、第二中间继电器5的常开触点闭合。当需要测量第一个回路的阻值时，使用可编程逻辑控制器2使中间继电器组3中的1#与2#导线连接的中间继电器常开触点闭合。使用数字万用表1的欧姆档测量此时回路的阻值并与设计值进行对比，如果数据不合格则首先对设备状态进行检查，如果设备状态正常，则重复3次测量，如果仍然不合格则进行标记。如果数据合格，则再次对回路阻值进行测量。如果再次采样的数据与前次采样数据差值的绝对值小于2Ω，则判定数据稳定，记录测试数据。第二回路阻值测量与第一回路方式相同，此时需要把中间继电器组3中与1#、2#导线连接的中间继电器闭合转为断开，重复上述步骤，直至遍历所有加热回路。所有加热回路测试完毕后中间继电器组3、第一中间继电器4、第二中间继电器5断电。
绝缘测量的方法为：
S2-1、控制第二中间继电器5常开触点闭合；
S2-2、控制中间继电器组3中被测加热回路对应的中间继电器的常开触点闭合，常闭触点断开，其他的中间继电器的常开触点断开，常闭触点闭合，使用数字万用表1的欧姆档测量出被测加热回路的阻值；
S2-3、判断被测加热回路阻值的测量值是否合格，如果否，对测量系统状态进行自查，如果是，则重复执行步骤S2-2和S2-3，进行3次测量，如果3次测量结果任意一次不合格，则标记被测加热回路阻值不正常，结束；如果被测加热回路阻值均正常，则进入下一步；
S2-4、再次对该回路阻值进行测量，判断测量得到的阻值是否满足要求；如果是，则判定被测加热回路阻值稳定，否则认为被测加热回路阻值不稳定；
S2-5、重复执行步骤S2-1～S2-4，遍历所有被测加热回路，测量完毕后控制测量系统回到初始状态。
绝缘测试结果大于100MΩ，则认为合格，否则，认为不合格。
在本发明某一具体实施例中，在回路绝缘测量时，首先使用可编程逻辑控制器2使第二中间继电器5的常开触点闭合。当需要测量第一个回路的阻值时，使用可编程逻辑控制器2使中间继电器组3中的1#与2#导线连接的中间继电器常开触点闭合。使用数字万用表1的欧姆档测量，判断数据是否合格，如果数据不合格则首先对设备状态进行检查，如果设备状态正常，则重复3次测量，如果仍然不合格则进行标记。如果数据合格，则再次对回路阻值进行测量，如果再次采样的数据满足绝缘要求，则判定数据稳定，记录测试数据。其中要求的绝缘测试结果大于100MΩ，测试结果大于100MΩ则认为合格。此时中间继电器组3中与1#、2#导线连接的中间继电器由闭合转为断开，重复上述步骤，直至遍历所有加热回路。所有回路测试完毕后中间继电器组3、第二中间继电器5断电。
在上述阻值或绝缘测试完成后，测试结果按照预设模板生成测试报告，这样可以解决纸质测试结果不易保存、难追溯的问题。同时解决不同人测量时方式与方法有差异导致测量结果不同的问题。
本发明大大地提高了测量效率。以测量200路加热回路为例，人工进行阻值、绝缘测量，需要2人约2小时完成，使用该套系统后30分钟即可测量完毕。原本需要的人力，可以进行其它项的工作。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种航天器热试验智能化阻值、绝缘测量系统，其特征在于包括：数字万用表(1)、可编程逻辑控制器(2)、中间继电器组(3)、第一中间继电器(4)、第二中间继电器(5)、直流电源模块(8)、第一接线端子排(9)、第二接线端子排(10)、接插件(11)；中间继电器组(3)包括N个中间继电器，N大于等于1；第一中间继电器(4)、第二中间继电器(5)和中间继电器组(3)中的中间继电器均为两开两闭继电器，由可编程逻辑控制器(2)控制；
直流电源模块(8)为可编程逻辑控制器(2)供电；
接插件(11)的接线方法为：每两个接线点为一对，接入热试验被测加热回路，同时连接中间继电器组(3)中的任一中间继电器的两个常开触点；该中间继电器的两个公共触点分别连接第一接线端子排(9)和第二接线端子排(10)的输入端，第一接线端子排(9)的输出端连接第二中间继电器(5)的一个常开触点，第二接线端子排(10)的连接到第一中间继电器(4)的一个常开触点；第二中间继电器(4)的常闭触点接地，公共端触点接第一中间继电器(5)的另一组常开触点，第一中间继电器(5)的两组公共端接数字万用表(1)的正负极。
2.基于权利要求1所述的测量系统的航天器热试验智能化阻值测量方法，其特征在于初始状态下，可编程逻辑控制器(2)控制第一中间继电器(4)和第二中间继电器(5)的常开触点闭合、常闭触点断开；中间继电器组(3)中的所有中间继电器的常开触点断开，常闭触点闭合。
3.基于权利要求1所述的测量系统的航天器热试验智能化阻值测量方法，其特征在于所述可编程逻辑控制器(2)还用于根据数字万用表(1)的测量结果，对航天器热试验的阻值或者绝缘性能进行判读。
4.根据权利要求1所述的一种航天器热试验智能化阻值、绝缘测量系统，其特征在于还包括运行状态指示灯(6)，运行状态指示灯(6)连接可编程逻辑控制器(2)的通用IO管脚，数字万用表(1)测量回路阻值、绝缘情况时运行状态指示灯(6)亮；否则，运行状态指示灯(6)灭，默认为运行状态指示灯(6)灭。
5.根据要求1所述的一种航天器热试验智能化阻值、绝缘测量系统，其特征在于还包括停止状态指示灯(7)，停止状态指示灯(7)连接可编程逻辑控制器(2)的通用IO管脚，当系统处在初始状态时，停止状态指示灯(7)亮；否则，停止状态指示灯(7)灭，默认为停止状态指示灯(7)亮。
6.根据要求1所述的一种航天器热试验智能化阻值、绝缘测量系统，其特征在于测量的回路数量可以按照热试验系统可提供的最大加热回路数量。
7.基于权利要求1所述的测量系统的航天器热试验智能化阻值测量方法，其特征在于包括如下步骤：
S1-1、控制第一中间继电器(4)、第二中间继电器(5)常开触点闭合、常闭触点断开；
S1-2、控制中间继电器组(3)中被测加热回路对应的中间继电器常开触点闭合，常闭触点断开，其余中间继电器常开触点断开，常闭触点闭合，使用数字万用表(1)的欧姆档测量出被测加热回路的阻值；
S1-3、将被测加热回路阻值的测量值与设计值进行对比，如果两者之差的绝对值大于预设门限，则认为测量数据不合格，对测量系统状态进行自查，如果测量系统正常，则重复执行步骤S1-2和S1-3，进行3次测量，如果三次测量结果任意一次不合格，则标记被测加热回路阻值不正常，结束；如果被测加热回路阻值均正常，则进入下一步；
S1-4、再次对该回路阻值进行测量，对比本次测量结果与S1-3中任意一次测量结果之差的绝对值是否小于第二预设门限。如果是，则判定被测加热回路阻值稳定，否则认为被测加热回路阻值不稳定；
S1-5、重复执行步骤S1-2～S1-4，遍历所有被测加热回路，测量完毕后控制测量系统回到初始状态。
8.基于权利要求7所述的测量系统的航天器热试验智能化阻值测量方法，其特征在于所述第一预设门限小于等于5Ω，所述第二预设门限小于等于2Ω。
9.基于权利要求1所述的测量系统的航天器热试验智能化绝缘测量方法，其特征在于包括如下步骤：
S2-1、控制第二中间继电器(5)常开触点闭合；
S2-2、控制中间继电器组(3)中被测加热回路对应的中间继电器的常开触点闭合，常闭触点断开，其他的中间继电器的常开触点断开，常闭触点闭合，使用数字万用表(1)的欧姆档测量出被测加热回路的阻值；
S2-3、判断被测加热回路阻值的测量值是否合格，如果否，对测量系统状态进行自查，如果是，则重复执行步骤S2-2和S2-3，进行3次测量，如果3次测量结果任意一次不合格，则标记被测加热回路阻值不正常，结束；如果被测加热回路阻值均正常，则进入下一步；
S2-4、再次对该回路阻值进行测量，判断测量得到的阻值是否满足要求；如果是，则判定被测加热回路阻值稳定，否则认为被测加热回路阻值不稳定；
S2-5、重复执行步骤S2-1～S-4，遍历所有被测加热回路，测量完毕后控制测量系统回到初始状态。
10.基于权利要求1所述的测量系统的航天器热试验智能化绝缘测量方法，其特征在于绝缘测试结果大于100MΩ，则认为合格，否则，认为不合格。
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