DE4312043C1 - Meß- und Prüfeinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Meß- und Prüfeinrichtung für die elektromagnetische Verträglichkeit eines elektronischen Zündkreises, der mit einer elektrischen Explosionsvorrichtung verbunden ist, wobei die Einrichtung einen thermischen Sensor für die kontinuierliche Messung der Temperatur der elektrischen Explosionsvorrichtung, ein Hochfrequenzfilter zum Schutz des Sensors sowie einen elektrooptischen Wandler für die Meßsignale aufweist.

In einer Reihe von Waffensystemen und zivilen Einrichtungen ist es erforderlich, daß für deren Zündkreise die auftretenden Spannungsspitzen an den elektrischen Explosionsvorrichtungen im Zusammenhang mit der elektromagnetischen Verträglichkeit meßtechnisch erfaßt werden. Dies geschieht üblicherweise durch Tests, wobei die elektromagnetische Verträglichkeit innerhalb des Gesamtmeßsystems der Prüfeinrichtung erforderlich ist und für die elektrischen Explosionsvorrichtungen eine sog. elektrische Meßkette als Testeinrichtung verwendet wird.

Aus der DE-PS 37 11 421 ist eine Meß- und Prüfeinrichtung für die Erwärmung eines elektrischen oder elektronischen Bauelements, insbesondere einer elektrischen Explosionsvorrichtung bekannt, wobei die Erwärmung des Zündbrückendrahtes durch hochfrequent geleitete oder gestrahlte Energie verursacht wird und die Einrichtung einen thermischen Sensor aufweist, der die Temperatur des Zündbrückendrahtes berührungslos mißt, wobei durch ein Filter eine Einkoppelung von Hochfrequenzenergie auf den Sensor vermieden wird, um eine Verfälschung der Meßergebnisse des Sensors zu verhindern und wobei das Sensorsignal in ein Lichtsignal umgewandelt und über LWL weitergeleitet wird. Zur Sperrung der hochfrequenten elektromagnetischen Wellen und Felder und damit zum Schutz der elektromagnetischen Wellen und Felder und damit zum Schutz des thermischen Sensors der Meß- und Prüfeinrichtung wird dabei ein Filter gewählt, das für Infrarotstrahlen durchlässig ist, die Hochfrequenzenergie jedoch dadurch abschirmt, daß es als Gitter aus kreuzweise gewebten Metalldrähten mit offenen Maschen ausgebildet ist. Damit werden die vom Sensor abgegebenen Meßwerte unverfälscht durch hochfrequente Energie bzw. hochfrequente elektromagnetische Felder dem elektromagnetischen Wandler über eine Signalaufbereitungselektronik zugeführt, der sie an einen Lichtwellenleiter abgibt.

Mit dieser bekannten Einrichtung läßt sich also nicht nur feststellen, ob ungewollte Störeinflüsse auf die elektrischen Explosionsvorrichtungen wirken, sondern auch, wie groß diese Störeinflüsse sind, und zwar unter No-fire-Bedingungen, wobei also der den elektrischen Explosionsvorrichtungen zufließende Strom bis zur Erreichung der sog. No-fire-Schwelle gemessen wird. Unter No-fire-Schwelle wird dabei die Empfindlichkeitsschwelle für eine sichere Nichtzündung verstanden, und unter All-fire-Schwelle die Empfindlichkeitsschwelle für eine sichere Zündung der elektrischen Explosionsvorrichtung. (Definition: Statistische Wahrscheinlichkeit von 99, 90% und Vertrauensbereich von 95%.)

Prinzip dieser Messung ist dabei die berührungslose Erfassung der vom Zündbrückendraht der elektrischen Explosionsvorrichtung ausgehenden Wärmestrahlung durch einen thermischen Sensor, dessen Meßwerte unbeeinflußt von der auftretenden Hochfrequenzenergie bleiben müssen, um unverfälschte Meßwerte zu erhalten.

Aus der DE-OS 27 47 163 ist eine Vorrichtung zur Absicherung eines Anzündelementes (Explosionsvorrichtung) gegen hochfrequente elektrische Wechselfelder bekannt, wobei ein Hochfrequenzfilter in Form eines Pi-Filters mit vier Polen verwendet wird, um somit ein selektives Anzündelement zu erhalten, das eine gezielte Resistenz gegen Hochfrequenzbeeinflussungen aufweist. Dieses Hochfrequenzfilter soll also das ungewollte Zünden der elektrischen Explosionsvorrichtung durch Störeinflüsse verhindern, jedoch das gewollte Zünden nicht beeinträchtigen, weshalb es als frequenzabhängiges Vierpolfilter ausgeführt ist. Dieses Filter kann jedoch Beeinflussungen auf den elektronischen Zündkreis nicht verhindern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die aus der DE-PS 37 11 421 bekannte Meß- und Prüfeinrichtung für No-fire- Bedingungen dahingehend auszugestalten, daß mit ihr auch die elektromagnetische Verträglichkeit des elektronischen Zündkreises für die elektrischen Explosionsvorrichtungen unter All-fire-Bedingungen feststellbar ist, ohne daß die elektrischen Explosionsvorrichtungen während der Meßvorgänge zerstört werden.

Ausgehend von einer Meß- und Prüfeinrichtung der eingangs näher genannten Art wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß in die elektrische Leitung zwischen dem elektronischen Zündkreis und der elektrischen Explosionsvorrichtung ein breitbandiges frequenzunabhängiges Dämpfungsglied eingesetzt ist.

Vorteilhafterweise ist das Dämpfungsglied ein symmetrisches T- Glied oder Pi-Glied, das so dimensioniert ist, daß es den vom Zündkreis zu der elektrischen Explosionsvorrichtung fließenden Strom um den Unterschied von All-Fire zu No-Fire und zusätzlich um 10 dB dämpft; die Impedanz des Dämpfungsgliedes ist vorzugsweise im wesentlichen gleich derjenigen der elektrischen Explosionsvorrichtung.

Die erfindungsgemäße Meß- und Prüfeinrichtung macht es erstmals möglich, zerstörungsfreie Messungen an elektronischen Zündkreisen von elektrischen Explosionsvorrichtungen unter All­ fire-Bedingungen durchzuführen, wobei gleichzeitig der der elektrischen Explosionsvorrichtung zufließende Strom mit hoher Auflösung indirekt gemessen werden kann. Ohne die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Prüf- und Meßeinrichtung, d. h. ohne das Zwischenschalten eines Dämpfungsgliedes, das den All-fire-Wert auf 10 dB unter den No-fire-Wert reduziert, würden durch die im Verlauf der Messungen stimulierten Zündungen die elektrischen Explosionsvorrichtungen zerstört werden. Die erfindungsgemäß ausgestaltete Meß- und Prüfeinrichtung ermöglicht also die Untersuchung, ob und wie sich ungewollte Störeinflüsse auf die elektronischen Zündkreise auswirken, insbesondere wird der Zündzeitpunkt und die Zündenergie bei auftretenden hochfrequenten elektromagnetischen Feldern beeinflußt werden; zu einer derartigen Überprüfung des elektronischen Zündkreises muß der Funktionsablauf simuliert werden, so daß eine oder mehrere elektrische Explosionsvorrichtungen der Reihe nach gezündet werden, wobei dieser Vorgang so oft wiederholt werden muß, wie Meßfrequenzen untersucht werden sollen. Dabei kann es im Verlauf einer Untersuchung auf elektromagnetische Verträglichkeit zu mehreren Tausend Zündungen kommen, welche die elektrischen Explosionsvorrichtungen schadlos überstehen müssen. Dies wird durch ein richtig dimensioniertes an und für sich bekanntes Dämpfungsglied erzielt, das gemäß der Erfindung zwischen dem elektronischen Zündkreis und der oder den elektrischen Explosionsvorrichtung(en) geschaltet wird. Die elektrische Explosionsvorrichtung ist auch unter der Bezeichnung EED (= Electro Explosive Device) bekannt.

Um möglichst wahrheitsgemäße Meßergebnisse zu erhalten, darf der Aufbau des Zündkreises so wenig wie möglich vom Original abweichen. Dies wird dadurch erzielt, daß das Dämpfungsglied so zu berechnen ist, daß es die gleiche Impedanz wie die elektrische Explosionsvorrichtung aufweist. Die Dämpfung selbst wird dabei so dimensioniert, daß die Belastung für All-Fire an der elektrischen Explosionsvorrichtung auf 10 dB unter dem No­ fire-Wert reduziert wird. Dann braucht auch die Kalibrierung der No-fire-Instrumentierung nicht verändert zu werden und eine Rückrüstung von All-fire-Instrumentierung zu No-fire- Instrumentierung läßt sich ggf. problemlos durchführen, wenn Nachuntersuchungen erforderlich werden, weil im Laufe der Untersuchungen konstruktive Änderungen notwendig geworden sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der die erfindungsgemäße Meß- und Prüfeinrichtung schematisch dargestellt ist.

In der Figur ist mit 1 der elektronische Zündkreis für eine elektrische Explosionsvorrichtung 4 bezeichnet, wobei diese beiden Bauteile von herkömmlichem Aufbau sind. Der elektrischen Explosionsvorrichtung 4 ist eine Meß- und Prüfeinrichtung 5 für die Erwärmung zugeordnet, welche die elektrische Explosionsvorrichtung 4 durch eingekoppelte hochfrequente Energie bzw. hochfrequente elektromagnetische Felder erleidet. Die Prüf- und Meßeinrichtung kann dabei identisch mit derjenigen aus der DE-PS 37 11 421 sein, wobei ihre Ausgangssignale nach Umwandlung in einem elektrooptischen Wandler über einen Lichtwellenleiter 6 an einen Empfänger weitergegeben werden, der sich nicht im Bereich der Störstrahlung befindet.

Erfindungsgemäß ist nun in der elektrischen Leitung 2 zwischen dem elektronischen Zündkreis 1 und der elektrischen Explosionsvorrichtung 4 ein Dämpfungsglied 3 eingeschaltet, welches aus dem All-fire-Wert für die elektrische Explosionsvorrichtung 4 den No-fire-Wert - 10 dB macht, so daß auch bei Überschreitung der All-fire-Schwelle eine Zerstörung der elektrischen Explosionsvorrichtung 4 auch bei Tausenden von Meßzyklen ausgeschlossen ist. Das Dämpfungsglied 3 weist außerdem die gleiche Impedanz wie diejenige der elektrischen Explosionsvorrichtung 4 auf, indem es den Strom in sich selbst zerstörungsfrei verbraucht. Da es sich dabei erwärmen kann, muß das Dämpfungsglied möglichst weit weg von der Explosionsvorrichtung eingebaut werden, um zu verhindern, daß durch Wärmeleitung der Anschlußdrähte Meßwertverfälschungen zustandekommen.

Das Dämpfungsglied ist in an sich bekannter Weise als Widerstandsnetzwerk in Form eines symmetrischen T-Glieds oder Pi-Glieds ausgeführt, wobei die Bedingungen der Impedanzidentität mit der elektrischen Explosionsvorrichtung 4 für Gleichstrom auf jeden Fall erfüllt sein müssen, um den Meßaufbau nicht zu beeinflussen. Ahnliches gilt für die Impedanznachbildung als Funktion der Frequenz, wobei jedoch hierbei nur derjenige Bereich unbedingt abzudecken ist, der dem Frequenzspektrum des Zündimpulses entspricht, der vom elektronischen Zündkreis 1 abgegeben wird. Da dieses Spektrum im allgemeinen relativ niedrig liegt, im Vergleich zu den Frequenzen, die bei der Messung der elektromagnetischen Verträglichkeit zur Anwendung kommen, ist die Realisierung eines derartigen Dämpfungsgliedes problemlos.

Die Impedanz des Dämpfungsgliedes braucht bei hohen Frequenzen nicht derjenigen der elektrischen Explosionsvorrichtung zu entsprechen, weil dadurch keine falschen Ergebnisse erzielt werden, da diese Probleme mit dem übrigen Teil der Meß- und Prüfeinrichtung für die No-fire-Schwelle erfaßt werden. Außerdem äußern sich Störungen des elektronischen Zündkreises 1, wie sie z. B. durch Hochfrequenzbestrahlung verursacht werden, dadurch, daß Zündungen entweder vorzeitig oder gar nicht ausgelöst werden oder die Zündenergie verändern, und daß der dabei mögliche Zündimpuls selbst von der Beeinflussung relativ unabhängig ist und das Spektrum bekannt ist.

Das erfindungsgemäß ausgestaltete Dämpfungsglied ermöglicht also, daß bei den Messungen mit simulierten Zündungen zuverlässig verhindert wird, daß die Explosionsvorrichtungen zerstört werden, indem es den Zündstrom frequenzunabhängig so weit reduziert, daß die verbleibende Belastung der elektrischen Explosionsvorrichtung keinen Schaden zufügt. Die Untersuchungen hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit des elektronischen Zündkreises können damit beliebig oft wiederholt werden. Nachentwicklungen zum Härten der Elektronik gegen Einstrahlungen (CW, Radar), Blitzeinschläge (ESD, NEMP) und dgl. können sehr einfach realisiert werden, wodurch erhebliche Kosteneinsparungen erzielbar sind, weil dieselbe Meßeinrichtung verwendet werden kann, die für EMV-Untersuchungen unter No­ fire-Bedingungen sowieso erforderlich ist.

Claims (3)

1. Meß- und Prüfeinrichtung für die elektromagnetische Verträglichkeit eines elektronischen Zündkreises, der mit einer elektrischen Explosionsvorrichtung verbunden ist, wobei die Einrichtung einen thermischen Sensor für die kontinuierliche Messung der Temperatur der elektrischen Explosionsvorrichtung, ein Hochfrequenzfilter zum Schutz des Sensors sowie einen elektrooptischen Wandler für die Meßsignale aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in die elektrische Leitung zwischen dem elektronischen Zündkreis und der elektrischen Explosionsvorrichtung ein breitbandiges, weitgehend frequenzunabhängiges Dämpfungsglied eingesetzt ist.

2. Meß- und Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsglied ein T-Filter oder ein Pi-Filter ist, das so dimensioniert ist, daß es den vom Zündkreis zu der elektrischen Explosionsvorrichtung fließenden Strom vom All-fire-Wert auf 10 dB unter den No-fire-Wert dämpft.

3. Meß- und Prüfeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsglied eine Impedanz aufweist, die im wesentlichen gleich derjenigen der elektrischen Explosionsvorrichtung ist.