CN209984838U - 一种灭火抑爆瓶喷射时间测试系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种灭火抑爆瓶喷射时间测试系统，其特征在于，包括支架、压力传感器、压力测试控制盒，灭火抑爆瓶倒置固定于支架的上端，压力传感器安装于支架的下端，压力传感器位于灭火抑爆瓶的喷口的水平中心线上，压力传感器的感应端朝向灭火抑爆瓶的喷口；压力测试控制盒包含驱动电路、检测电路、单片机，驱动电路用于接收单片机的I/O口输出的驱动信号以驱动灭火抑爆瓶的电爆管喷射出灭火剂，检测电路用于接收灭火抑爆瓶的电爆管的喷射压力信号，并输出单片机可接收的电压信号输入单片机。本实用新型实现了灭火抑爆瓶有效喷射时间的准确判定，避免了试验过程中的环境因素对判断结果的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及装甲车辆灭火抑爆技术领域，尤其涉及一种灭火抑爆瓶喷射时间测试系统。
背景技术
现有装甲车辆为有效的保护乘员安全、防止二次伤害装备有超细干粉自动灭火抑爆装置。按照《GJB1734A-2011装甲车辆灭火抑爆装置通用规范》要求，超细干粉自动灭火抑爆装置在产品鉴定或定型前必须进行型式性能试验，以判定自动灭火抑爆装置是否满足装甲车辆灭火抑爆的要求，其中，灭火抑爆瓶有效喷射时间是试验测试的重要指标之一。
目前，国内灭火抑爆瓶有效喷射时间的测试方法主要是通过高速摄影机拍摄灭火抑爆瓶灭火剂喷射过程的图像画面，根据图像画面中超细干粉灭火剂形成雾面的大小及有无来判断灭火抑爆瓶内灭火剂的喷射完成情况，由于灭火抑爆瓶喷射时间短(≤200ms)，这种通过人的视觉来主观判断的方法，存在较大误差，致使测试结果不准确；同时，由于灭火剂喷射后弥散在大气环境中，试验过程易受自然环境温度、湿度、风力及风向等因素的影响，拍摄到图像画面难以准确定量的判定灭火抑爆瓶的有效喷射时间。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型的目的是提出一种灭火抑爆瓶喷射时间测试系统，采用压力传感器实时测量灭火抑爆瓶喷口的压力数据，实现了灭火抑爆瓶有效喷射时间的准确判定，避免了试验过程中的环境因素对判断结果的影响；同时，能够准确记录灭火抑爆瓶启动的响应时间，为实操过程中的驾驶员安全性评估提供参考。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以解决。
一种灭火抑爆瓶喷射时间测试系统，包括支架、压力传感器、压力测试控制盒，所述灭火抑爆瓶倒置固定于所述支架的上端，所述压力传感器安装于所述支架的下端，所述压力传感器位于所述灭火抑爆瓶的喷口的水平中心线上，所述压力传感器的感应端朝向所述灭火抑爆瓶的喷口。
所述压力测试控制盒包含驱动电路、检测电路、单片机，所述驱动电路用于接收单片机的I/O口输出的驱动信号以驱动灭火抑爆瓶的电爆管喷射出灭火剂，所述检测电路用于接收所述灭火抑爆瓶的电爆管的喷射压力信号，并对该灭火抑爆瓶的电爆管的喷射压力信号进行处理输出单片机可接收的电压信号输入单片机，通过单片机对输出的电压信号进行存储和输出。
本实用新型的技术方案的进一步改进为：
进一步地，所述压力传感器为高频压力传感器，所述高频压力传感器的采集频率为100-200kHz。
进一步地，所述压力传感器距所述灭火抑爆瓶的喷口15-20mm。
进一步地，所述压力测试控制盒还包含启动电路，所述启动电路包含控制电源和开关，所述控制电源与开关串联后与所述单片机的PBO口连接，用于将开关命令变为电平信号并通过单片机进行记录和输出。
进一步地，还包括数据通讯USB串行电路和人机交互界面主机，所述单片机的RAM口通过数据通讯USB串行电路与所述人机交互界面主机连接；所述数据通讯USB串行电路用于实现单片机与人机交互界面的主机之间的数据通讯；所述人机交互界面主机用于接收经数据通讯USB串行电路输出的检测电路的电压信号，将接收到的信号进行处理，并绘制灭火剂喷射压力与对应时间的曲线。
(1)所述驱动电路包含NPN三极管、场效应管、驱动电源、二极管、第一调压电阻、第二调压电阻，所述NPN三极管的基极与单片机的I/O口连接，所述NPN三极管的发射极接地，所述NPN三极管的集电极与第一调压电阻串联后与场效应管的栅极连接，所述驱动电源与二极管串联后与第二调压电阻、场效应管的源极连接，场效应管的漏极输出大电流信号与灭火抑爆瓶的电爆管的控制端连接。
进一步地，所述NPN三极管的基极与单片机的I/O口之间串联有第一偏置电阻和第二偏置电阻。
进一步地，所述场效应管的漏极与灭火抑爆瓶的电爆管控制端之间串联有第一滤波电路。
(2)所述检测电路包含转换器、放大器、分压电路、第二滤波电路，所述压力传感器信号输出端与转换器的信号输入端连接，所述转换器的信号输出端与所述放大器的正极输入端连接，所述放大器的负极输入端与放大器的输出端连接，所述放大器的输出端依次与分压电路、第二滤波电路串联后与单片机的PAO口连接。
进一步地，所述转换器用于将压力传感器输出的电流信号变为电压信号；所述放大器用于将电压信号进行信号放大稳定处理；所述分压电路包含第一分压电阻、第二分压电阻，用于对放大的电压信号进行分压减小处理，使电压信号变为单片机可接收处理的电压信号；所述第二滤波电路用于对分压减小的电压信号进行滤波降噪处理。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
(1)采用高频压力传感器实时测量灭火抑爆瓶喷射的压力数据，并将数据传送至人机交互界面，生成压力-时间变化曲线，根据压力-时间的变化曲线可准确分析、判定灭火抑爆瓶的喷射时间，感应灵敏，采样速度高，测试可靠，提高了自动灭火抑爆瓶有效喷射时间的测试准确性，为自动灭火抑爆装置的鉴定或定型提供有力评定依据。
(2)近距离采用高频动态压力传感器，时间误差不超过1ms，避免了实验过程中的环境温度、湿度、风力、风向等对测试结果的影响，测试过程无需人为判断，测试误差小。
(3)通过启动电路与单片机的连接，能够获知灭火抑爆瓶的电爆管的启动响应时间，结合本系统获得的灭火抑爆瓶喷射时间，可有效的对灭火抑爆瓶的使用安全性进行评价。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
图1是本实用新型的一种灭火抑爆瓶喷射时间测试系统的结构示意图。
图2是本实用新型中的驱动电路的原理图。
图3是本实用新型中的检测电路的原理图。
图4是本实用新型的实施例中测得的压力-时间曲线图。
以上图中，1支架；2灭火抑爆瓶；3压力传感器；4启动电路；5驱动电路；6检测电路；7单片机；8数据通讯USB串行电路；9人机交互界面主机。
具体实施方式
参考图1-图3，本实用新型实施例提供的一种灭火抑爆瓶喷射时间测试系统，包括：支架1、压力传感器3、压力测试控制盒，灭火抑爆瓶2倒置固定于支架1的上端，压力传感器3安装于支架1的下端，压力传感器3位于灭火抑爆瓶2的喷口的水平中心线上，压力传感器3的感应端朝向灭火抑爆瓶2 的喷口。灭火抑爆瓶2倒置固定于支架1的上端，便于灭火抑爆瓶2内灭火剂的喷出，使灭火剂喷射更顺畅，支架1对灭火抑爆瓶2和压力传感器3起到固定和支撑的作用；压力传感器3通过夹具安装于支架1下端，使压力传感器3在灭火剂喷射过程中不发生移动，压力传感器3位于灭火抑爆瓶2的喷口的水平中心线上，压力传感器3的感应端朝向灭火抑爆瓶2的喷口，便于压力传感器3对灭火抑爆瓶2喷出的灭火剂压力的感知，使测量结果更精确。
压力测试控制盒内设置有驱动电路5、检测电路6、单片机7，驱动电路 5用于接收单片机7的I/O口输出的启动信号以驱动灭火抑爆瓶2的电爆管喷射出灭火剂，检测电路6用于接收灭火抑爆瓶2的电爆管的喷射压力信号，并对该灭火抑爆瓶2的电爆管的喷射压力信号进行处理输出单片机7可接收的电压信号输入单片机7，通过单片机7对输出的电压信号进行存储和输出。驱动电路5、检测电路6、单片机7设置于压力测试控制盒内，便于整个检测系统的安装和连接。
参考图1，驱动电路5的输入端与单片机7的I/O口连接，用于接收单片机7的I/O口输出的启动信号，驱动电路5的输出端与灭火抑爆瓶2的电爆管连接，用于启动灭火抑爆瓶2的电爆管喷射灭火剂，在灭火抑爆瓶2的喷口处产生喷射压力，通过压力传感器3探测压力信号并输出为电流信号，检测电路6的输入端与压力传感器3的信号输出端连接，用于将压力传感器3传出的电流信号转变为单片机7可接收的电压信号，通过单片机7进行喷射压力信号的存储和输出。
示例性地，如图2所示，闭合启动电路4中的SW开关，作为喷射启动信号计时的零点，此时，单片机7的PB0口检测到3.3V控制电源的启动高电平信号，并记录此时刻，由单片机7的PC口输出驱动灭火抑爆瓶2 的高电平信号，该高电平信号通过第一偏执电阻R1、第二偏执电阻R2到达NPN三极管Q1的基极，NPN三极管Q1导通，进一步使IRFR5305大功率达林顿MOS管Q2导通；同时，驱动电源输出24V的大电流驱瓶电压，通过SS54二极管D3、MOS管Q2和电阻R3启动灭火抑爆瓶2的电爆管；电容C1与电阻R5组成第一滤波电路，当驱动电源断开时，电容 C1与电阻R3、电阻R4、NPN三极管Q1形成放电回路。
如图3所示，电爆管启动后，HM90-H2压力传感器3检测到灭火剂喷射的压力，输出4-20mA的电流信号，本测试系统中采用高频压力传感器，其采集频率为100KHz，能够满足毫秒级时间内的测试需求；经电阻 R6转换成1-5V的电压信号，输入到LT1945放大器U3构成的射随放大电路的正极输入端，通过放大器的输出端输出，放大器的负极输入端与放大器的输出端连接，形成负反馈，1-5V的电压信号经R7、R8组成的分压电路进行电压减半变成单片机7U1可接收的0.5-2.5V的电压信号，再经R9、C2组成的第二滤波电路的容积分滤波作用，变换成满足单片机7的AD转换量程的0-2.5V电压信号，经单片机7的微处理器采集AD转换并小波算法滤波后，将200ms内数据经数据通讯USB串行电路8转化并上传至人机交互界面主机9的USB口，通过人机交互界面主机9将USB口接收到的信号进行处理，生成压力-时间曲线并显示在人机交互界面上，如图4所示，通过该曲线可以看出，本实施例中的灭火抑爆瓶2的电爆管的启动响应时间t1为22ms，说明本实用新型的测试系统的启动响应时间短，安全性高；灭火抑爆瓶2的最大喷射压力为0.7MPa，灭火抑爆瓶2的有效喷射时间按经验定义为在其喷口处检测到的灭火剂的喷射压力不再出现大于 0.2MPa所对应的喷射时间段，即图4中的t2-t1的值为86ms。
本实用新型采用高频压力传感器3实时测量灭火抑爆瓶2喷射的压力数据，并将数据传送至人机交互界面主机9，生成压力-时间变化曲线，根据压力-时间的变化曲线可准确分析、判定灭火抑爆瓶2的喷射时间，感应灵敏，采样速度高，测试可靠，提高了自动灭火抑爆瓶2有效喷射时间的测试准确性，为自动灭火抑爆装置的鉴定或定型提供有力评定依据。同时，通过结构设计，实现了近距离的喷射压力采集，时间误差不超过1ms，避免了实验过程中的环境温度、湿度、风力、风向等对测试结果的影响，测试过程无需人为判断，测试误差小。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些改动和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种灭火抑爆瓶喷射时间测试系统，其特征在于，包括支架(1)、压力传感器(3)、压力测试控制盒，所述灭火抑爆瓶(2)倒置固定于所述支架(1)的上端，所述压力传感器(3)安装于所述支架(1)的下端，所述压力传感器(3)位于所述灭火抑爆瓶(2)的喷口的水平中心线上，所述压力传感器(3)的感应端朝向所述灭火抑爆瓶(2)的喷口；
所述压力测试控制盒包含驱动电路(5)、检测电路(6)、单片机(7)，所述驱动电路(5)用于接收单片机(7)的I/O口输出的驱动信号以驱动灭火抑爆瓶(2)的电爆管喷射出灭火剂，所述检测电路(6)用于接收所述灭火抑爆瓶(2)的电爆管的喷射压力信号，并对该灭火抑爆瓶(2)的电爆管的喷射压力信号进行处理输出单片机(7)可接收的电压信号输入单片机(7)，通过单片机(7)对输出的电压信号进行存储和输出。
2.根据权利要求1所述的灭火抑爆瓶喷射时间测试系统，其特征在于，所述压力传感器(3)的采集频率为100kHz。
3.根据权利要求1所述的灭火抑爆瓶喷射时间测试系统，其特征在于，所述压力传感器(3)距所述灭火抑爆瓶(2)的喷口15-20mm。
4.根据权利要求1所述的灭火抑爆瓶喷射时间测试系统，其特征在于，所述压力测试控制盒还包含启动电路(4)，所述启动电路(4)包含控制电源和开关，所述控制电源与开关串联后与所述单片机(7)的PBO口连接，用于将开关命令变为电平信号并通过单片机(7)进行记录和输出。
5.根据权利要求1所述的灭火抑爆瓶喷射时间测试系统，其特征在于，还包括数据通讯USB串行电路(8)和人机交互界面主机(9)，所述单片机(7)的RAM口通过数据通讯USB串行电路(8)与所述人机交互界面主机(9)连接；
所述数据通讯USB串行电路(8)用于实现单片机(7)与人机交互界面的主机之间的数据通讯；
所述人机交互界面主机(9)用于接收经数据通讯USB串行电路(8)输出的检测电路(6)的电压信号，将接收到的信号进行处理，并绘制灭火剂喷射压力与对应时间的曲线。
6.根据权利要求1所述的灭火抑爆瓶喷射时间测试系统，其特征在于，所述驱动电路(5)包含NPN三极管、场效应管、驱动电源、二极管、第一调压电阻、第二调压电阻，所述NPN三极管的基极与单片机(7)的I/O口连接，所述NPN三极管的发射极接地，所述NPN三极管的集电极与第一调压电阻串联后与场效应管的栅极连接，所述驱动电源与二极管串联后与第二调压电阻、场效应管的源极连接，场效应管的漏极输出大电流信号与灭火抑爆瓶(2)的电爆管的控制端连接。
7.根据权利要求6所述的灭火抑爆瓶喷射时间测试系统，其特征在于，所述NPN三极管的基极与单片机(7)的I/O口之间串联有第一偏置电阻和第二偏置电阻。
8.根据权利要求6所述的灭火抑爆瓶喷射时间测试系统，其特征在于，所述场效应管的漏极与灭火抑爆瓶(2)的电爆管控制端之间串联有第一滤波电路。
9.根据权利要求1所述的灭火抑爆瓶喷射时间测试系统，其特征在于，所述检测电路(6)包含转换器、放大器、分压电路、第二滤波电路，所述压力传感器(3)信号输出端与转换器的信号输入端连接，所述转换器的信号输出端与所述放大器的正极输入端连接，所述放大器的负极输入端与放大器的输出端连接，所述放大器的输出端依次与分压电路、第二滤波电路串联后与单片机(7)的PAO口连接。
10.根据权利要求9所述的灭火抑爆瓶喷射时间测试系统，其特征在于，所述转换器用于将压力传感器(3)输出的电流信号变为电压信号；所述放大器用于将电压信号进行信号放大稳定处理；所述分压电路包含第一分压电阻、第二分压电阻，用于对放大的电压信号进行分压减小处理，使电压信号变为单片机(7)可接收处理的电压信号；所述第二滤波电路用于对分压减小的电压信号进行滤波降噪处理。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112185232A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-05 | 中国兵器装备集团上海电控研究所 | 一种灭火瓶模拟装置和方法 |
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2018
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| CN112185232B (zh) * | 2020-09-30 | 2022-08-02 | 中国兵器装备集团上海电控研究所 | 一种灭火瓶模拟装置和方法 |
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