CN203422018U - 火炮自动机浮动性能检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种火炮自动机浮动性能检测仪，其结构包括磁致伸缩位移传感器、模数转换器、主单片机、从单片机、同步控制单片机、键盘、显示屏和USB接口等部分。本实用新型是基于磁致伸缩原理的位移传感器、单片机微处理器及其检测软件，通过采用非接触测量、零位自动检测、宏控带锁非易失性数据存储等技术，对自动机浮动位移、速度、加速度、浮动频率等性能参数进行了自动化处理，解决了自动机浮动性能检测存在的精度差、误差大、零位修正、使用不便等问题，具有高精度、免标定、长寿命、操作简单等特点。

Description

火炮自动机浮动性能检测仪

技术领域

本实用新型涉及一种自动机浮动性能检测仪，具体地说是一种基于磁致伸缩原理的火炮自动机浮动性能检测仪。

背景技术

火炮自动机的浮动位移、速度、加速度、频率等参数能够直接反映其浮动性能和射击性能，对火炮自动机浮动性能进行精确测量是火炮处于良好战斗状态的重要保证。目前对火炮自动机浮动性能进行测试时普遍采用转鼓式、电感式、钢带式、拉线式等传感器采集信息，采用示波器、x—y记录仪等进行信号记录及信息显示，并通过人工处理测量结果。显然，这种测试手段存在精度差、误差大、效率低等缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种火炮自动机浮动性能检测仪，以解决现有技术中对火炮自动机浮动性能进行检测时存在精度差、误差大、效率低的问题。

本实用新型是这样实现的：一种火炮自动机浮动性能检测仪，包括有：

磁致伸缩位移传感器，固定于火炮自动机的被测装备上，与模数转换器相接，用于检测被测装备的浮动位移信号，并将所检测到的浮动位移信号传输给模数转换器；

模数转换器，分别与所述磁致伸缩位移传感器、同步控制单片机和从单片机相接，用于对所接收到的浮动位移信号进行模数转换；

从单片机，分别与所述模数转换器、同步控制单片机和主单片机相接，用于接收模数转换后的浮动位移数据，并对所接收到的数据进行存储和处理；

同步控制单片机，分别与所述模数转换器、所述从单片机和主单片机相接，用于向所述从单片机发送数据采集控制指令，使多个磁致伸缩位移传感器同时开始检测浮动位移信号；

主单片机，分别与所述从单片机、所述同步控制单片机、键盘、显示屏和USB接口相接，用于对系统进行管理和控制；

键盘，与所述主单片机相接，用于数据的输入；

显示屏，与所述主单片机相接，用于显示主单片机的输入/输出信息；以及

USB接口，与所述主单片机相接，用于连接U盘以实现主单片机上数据的复制与存储。

所述磁致伸缩位移传感器包括：外管，设置在所述外管一端的测量头，位于所述外管内的波导管，以及位于所述外管上的磁性滑块。

所述显示屏为LED显示屏或液晶显示屏。

本实用新型中的磁致伸缩位移传感器是基于磁致伸缩原理对被测装备的浮动位移进行检测的，具有精度高、免标定、寿命长、抗干扰强、非接触测量、安装方便等特点，解决了现有技术中自动机测试环境差、干扰因素多、测试设备安装不便的问题。

本实用新型采用了零位自动检测技术，通过设置同步控制单片机，准确测量传感器运动的起始时间和起始位置，在系统待机时，可以通过不断检测多路传感器的位置变化产生同步信号，解决了以往测量系统需要外部同步信号的问题；通过对传感器初始位置的记录，计算数据时自动进行零位修正，避免了传感器操作前往往需要标定的问题，简化了操作。

本实用新型采用宏控带锁非易失性数据存储技术对数据进行存储，掉电后数据自动保存，同时加装软件锁功能，在没有收到开锁指令前写信号被禁止，防止误操作，指令写入字节位置及开锁数字可选，起到了为用户保密、防仿制的作用。

附图说明

图1是本实用新型的构成框图。

图2是本实用新型中磁致伸缩位移传感器的结构示意图。

图3是本实用新型中磁致伸缩位移传感器所检测的波形示意图。

图中：1、外管，2、波导管（丝），3、测量头，4、磁性滑块。

具体实施方式

本实用新型是基于磁致伸缩原理的位移传感器和单片机微处理器，对浮动位移、速度、加速度、频率等检测结果进行融合处理，实现火炮自动机浮动性能的自动测试和准确测量。

如图1所示，本实用新型包括磁致伸缩位移传感器、模数转换器、主单片机、从单片机、同步控制单片机、键盘、显示屏和USB接口等部分，其中：

磁致伸缩位移传感器固定于火炮自动机的被测装备上，其与模数转换器相接，用于检测被测装备的浮动位移信号，并将所检测到的浮动位移信号传输给模数转换器；模数转换器分别与磁致伸缩位移传感器、同步控制单片机和从单片机相接，用于对所接收到的浮动位移信号进行模数转换；从单片机分别与模数转换器、同步控制单片机和主单片机相接，用于接收模数转换后的浮动位移数据，并对所接收到的数据进行存储和处理；同步控制单片机分别与模数转换器、从单片机和主单片机相接，用于向从单片机发送数据采集控制指令，使多个磁致伸缩位移传感器同时开始检测浮动位移信号；主单片机分别与从单片机、同步控制单片机、键盘、显示屏和USB接口相接，用于对系统进行管理和控制；键盘与主单片机相接，用于数据的输入；显示屏与主单片机相接，用于显示主单片机的输入/输出信息；USB接口与主单片机相接，用于连接U盘以实现主单片机上数据的复制与存储。

本实用新型工作的具体过程为：

a、数据清零。从单片机收到主单片机发出的“数据采集”指令后，对其内部的非易失性数据存储器（NVRAM）中的数据进行清零；

b、记录零位。从单片机自动记录传感器的初始位置，作为传感器运动的起始零位。采用零位自动检测技术，准确测量传感器运动的起始时间和起始位置，专门设置了同步控制单片机，在系统待机时，可以通过不断检测两路传感器的位置变化来产生同步信号，解决了以往测量系统需要外部同步信号的问题；通过对传感器初始位置的记录，数据计算时自动进行零位修正，避免了传感器操作前往往需要标定的问题，简化了操作；

c、进入待测状态。同步控制单片机首先读取传感器的初始位置，并通过其内部模数转换器转换为初始数据存储到数据存储器中，然后以一定周期不断对传感器进行数据采集，并与存储器中的初始数据进行比较，当传感器的绝对位移量超过规定值时，同步控制单片机即向从单片机发出“启动”指令，使从单片机开始采集数据，确保了数据采集时刻的一致，保证了系统的精度和数据的有效性；

d、采集数据。从单片机采集自动机浮动部分的复进和后坐位移量，采用宏控带锁非易失性数据存储技术，掉电后数据自动保存，软件只要在开始时写一条开锁指令，与普通SRAM一样的方便读写；在采用硬件保护的同时加装了软件锁功能，在没有收到开锁指令前写信号被禁止，防止误操作；指令写入字节位置及开锁数字可选，起到了为用户保密、防仿制的作用；

e、上传数据。采集完成后，从单片机对数据进行预处理，按照规定格式向将此数据上传到主单片机。

如图2所示，磁致伸缩位移传感器主要由外管1、波导管2、磁性滑块4和测量头3组成。其中，测量头3设置在外管1的左端，波导管2位于外管1的内部，磁性滑块4设置在外管1的外壁上；波导管2也可选用波导丝。

工作时，测量头3中的脉冲发射电路不断向波导管2发射询问电流脉冲（起始脉冲），电流脉冲同时伴随产生一个垂直于波导管2的环形磁场以光速沿波导管2传播，与磁性滑块4形成的轴向磁场相交时矢量叠加，形成螺旋磁场。在该磁场作用下，波导管2发生磁致伸缩效应而产生波导扭曲，该应变波以超声波速沿波导管2向两端传播，当传回测量头3一端时，被测量头3的感测电路探测到，并被转换成电脉冲（停止脉冲），波形如图3所示。由于电流以光速传递，从发射端到磁性滑块4之间电流传递时间可忽略不计，因此只要测出发射电脉冲与返回应变脉冲之间的时间间隔，即可得到磁性滑块4距检测零点的距离S，实现位移检测。

本实用新型中主单片机选用P89C58单片机，内有32K程序存储器，256字节数据存储器，采用最流行的8位数据系统，51内核，控制方便，可靠性和抗干扰能力好。

从单片机选用P89C52单片机。

同步控制单片机以P87LPC767单片机为核心设计而成，

P87LPC767单片机是PHILIPS半导体公司推出的OTP系列单片机，它采用20脚封装，具有4K EPROM代码空间，128字节RAM，2个16位计数器，两个模拟比较器，可编程端口。可提供高速和低速的晶振和RC振荡方式，也可以通过软件编程选择时钟。该单片机具有较宽的操作电压范围，可通过控制寄存器编程来选择I/O口的输出模式，内含数字看门狗电路和I2C总线，其内部含4通道多路8位A/D转换器，在振荡频率为20MHz时转换时间只有9.3μs，同时具有上电复位检测和欠压复位检测功能，其I/O口的驱动电流可达到20mA。P87LPC767单片机采用80C51加速处理结构，指令执行速度是标准80C51 MCU的两倍，温度范围为－40℃～＋85℃，该单片机本身的电磁兼容性极好，并继承了PHILIPS半导体的低功耗特性以及不可破译性等特性。

模数转换器选用ADS7800，是12位的并行A/D转换器，三态并行接口，内部时钟，转换时间为6μs。它通过RD、RW、EOC等信号与单片机协调工作，负责把传感器输出的位移信号转换成12位精度的数字量。 

NVRAM采用单5V供电双列直插标准封装，引脚排列及其操作等与同容量SRAM完全相同；读写次数无限且寿命与SRAM无异；频繁掉电及干扰试验证明可靠性远高于通用NVRAM、EEPROM、Flash及其它同类及衍生产品；芯片读写速度有55ns、70ns、120ns可选；硬件保护电压阀值4.35V～4.75V可选；指令写入字节位置及开锁数字可选，并可为用户保密。

针对上下电过快、过频，正常工作状态下的干扰，电磁冲击过强，电压波动范围过大，过强振动引起的写和片选置低等问题而造成数据丢失的问题，NVRAM在硬件保护的同时又在写信号端增加了软件保护功能，只有CPU对此芯片的某一特殊单元如最后两个字节写入88时此芯片的内部写信号方能开放，而如果将这两个字节写入55、00等数字则信号被锁死，无论外界写信号出现什么干扰都无法将干扰数据存入芯片。因而使芯片的可靠性得到了空前的提高，同时又不需要在软件上作过多改动，只要在程序开始端加一条写入指令即可，在结束时加一条为锁死的写指令。也可不写后一条，只要断电即可自认锁死。因此既方便又非常可靠，因其具备更高的可靠性，故又被称为永不消失的电“BYTE”。操作时先向此芯片最后高一位字节写入88后即可与普通SRAM或常规NVRAM一样进行写操作，向此芯片最后一个字节写入一个非88的数后，写信号锁死，任何写操作无效。

Claims (3)

1.一种火炮自动机浮动性能检测仪，其特征是，包括有：

磁致伸缩位移传感器，固定于火炮自动机的被测装备上，与模数转换器相接，用于检测被测装备的浮动位移信号，并将所检测到的浮动位移信号传输给模数转换器；

模数转换器，分别与所述磁致伸缩位移传感器、同步控制单片机和从单片机相接，用于对所接收到的浮动位移信号进行模数转换；

从单片机，分别与所述模数转换器、同步控制单片机和主单片机相接，用于接收模数转换后的浮动位移数据，并对所接收到的数据进行存储和处理；

同步控制单片机，分别与所述模数转换器、所述从单片机和主单片机相接，用于向所述从单片机发送数据采集控制指令，使多个磁致伸缩位移传感器同时开始检测浮动位移信号；

主单片机，分别与所述从单片机、所述同步控制单片机、键盘、显示屏和USB接口相接，用于对系统进行管理和控制；

键盘，与所述主单片机相接，用于数据的输入；

显示屏，与所述主单片机相接，用于显示主单片机的输入/输出信息；以及

USB接口，与所述主单片机相接，用于连接U盘以实现主单片机上数据的复制与存储。

2.根据权利要求1所述的火炮自动机浮动性能检测仪，其特征是，所述磁致伸缩位移传感器包括：外管，设置在所述外管一端的测量头，位于所述外管内的波导管，以及位于所述外管上的磁性滑块。

3.根据权利要求1或2所述的火炮自动机浮动性能检测仪，其特征是，所述显示屏为LED显示屏或液晶显示屏。

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