火箭橇試驗(yàn)動(dòng)態(tài)點(diǎn)火信號(hào)監(jiān)測(cè)方法

陳亞奇，王艷艷，白　蕾，孫　浩

(中國(guó)兵器工業(yè)試驗(yàn)測(cè)試研究院，陜西 華陰　714200)

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火箭橇試驗(yàn)動(dòng)態(tài)點(diǎn)火信號(hào)監(jiān)測(cè)方法

陳亞奇，王艷艷，白蕾，孫浩

(中國(guó)兵器工業(yè)試驗(yàn)測(cè)試研究院，陜西 華陰714200)

摘要：以火箭橇的試驗(yàn)環(huán)境為背景，對(duì)火箭橇試驗(yàn)過(guò)程中動(dòng)態(tài)點(diǎn)火信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)行了研究，通過(guò)對(duì)接觸式和非接觸式為代表的多種測(cè)試方法進(jìn)行對(duì)比，選取了一種非接觸式高精度和高可靠性的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火信號(hào)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證，證明了該方法的可行性。

關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)點(diǎn)火信號(hào)監(jiān)測(cè)；非接觸式；試驗(yàn)驗(yàn)證

火箭橇試驗(yàn)是在專用的滑軌上，利用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)橇體高速運(yùn)動(dòng)以獲取數(shù)據(jù)的一種動(dòng)態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)。可以用于對(duì)飛行器部件、設(shè)備進(jìn)行高加速度、高氣流作用和一些特殊環(huán)境的綜合性考核，也可以用于戰(zhàn)斗部的侵徹、安全性考核等試驗(yàn)。在一些火箭橇試驗(yàn)中，被試品或者橇體需要在一些特定速度段進(jìn)行一系列動(dòng)作，如產(chǎn)品的頭罩分離、彈翼展開、子彈拋撒、點(diǎn)火等，每一個(gè)動(dòng)作能否完成都會(huì)決定試驗(yàn)的成敗。因此，在火箭橇試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品的頭罩分離、彈翼展開、子彈拋撒、點(diǎn)火等動(dòng)態(tài)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)是十分重要的。

1火箭橇試驗(yàn)的動(dòng)態(tài)控制

在火箭橇試驗(yàn)中使被試品產(chǎn)生頭罩分離、彈翼展開、子彈拋撒等點(diǎn)火動(dòng)作的主要方式，是在橇體兩端布設(shè)兩個(gè)電路接線端子，一端為‘+’，一端為‘-’，被試火工品的正負(fù)極分別與對(duì)應(yīng)接線端連接。同時(shí)，在軌道指定位置的軌道兩側(cè)布設(shè)銅網(wǎng)，銅網(wǎng)連接放置在地面的電源。當(dāng)橇體經(jīng)過(guò)銅網(wǎng)位置時(shí)，橇體的接線端子接觸銅網(wǎng)，被試火工品加電，從而使其動(dòng)作，銅網(wǎng)連接的地面電源選取可根據(jù)試驗(yàn)情況確定，保證火工品的點(diǎn)火時(shí)間和點(diǎn)火電流。布設(shè)示意圖如圖1。

圖1　銅網(wǎng)布設(shè)示意圖

2測(cè)試需求分析

根據(jù)以上情況所述，由于該測(cè)試系統(tǒng)是在橇體運(yùn)行環(huán)境下使用，因此，對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了以下幾方面的需求：

1)應(yīng)能夠抗足夠的振動(dòng)和沖擊(要求各部分有相應(yīng)的封裝和減振措施)；

2)不能影響被試品工作；

3)測(cè)試設(shè)備自帶電源并且體積不能過(guò)大；

4)測(cè)試設(shè)備具有足夠快的響應(yīng)時(shí)間。

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)測(cè)試需要，可采用接觸式和非接觸式兩類測(cè)試方法，由于被測(cè)電壓可達(dá)到12～24 V，一般數(shù)據(jù)記錄設(shè)備的輸入電壓范圍很難滿足，因此采用接觸式測(cè)試方法必須對(duì)被測(cè)電壓進(jìn)行衰減或調(diào)理。接觸式可用電阻分壓方式和光耦隔離方式。如圖2(a)、圖2(b)所示。

圖2(a)中通過(guò)電阻分壓至合適電壓用于后端記錄，因此測(cè)試電壓和被測(cè)電壓間呈一定的比例關(guān)系，其優(yōu)點(diǎn)是可以直觀的看到被測(cè)電壓隨時(shí)間的變化，有利于事后分析。缺點(diǎn)是電阻分壓方式在分壓的同時(shí)對(duì)點(diǎn)火電源增加了一定負(fù)載，同時(shí)后端測(cè)試設(shè)備和點(diǎn)火電源共地，設(shè)備干擾可能會(huì)直接傳送到點(diǎn)火端口，對(duì)點(diǎn)火造成一定的影響。

圖2(b)中光耦隔離方式通過(guò)光電耦合電路來(lái)測(cè)量被測(cè)電壓，當(dāng)輸入端電壓高于設(shè)定值時(shí)，光耦導(dǎo)通，輸出端的輸出電壓近似于VCC。采用光電耦合方式的優(yōu)點(diǎn)是輸出端與輸入端隔離，避免了采集電路對(duì)點(diǎn)火電路的干擾，缺點(diǎn)是輸出端為特定值，因此只能看出點(diǎn)火線路是否加電，不能監(jiān)控整個(gè)點(diǎn)火過(guò)程。

針對(duì)以上兩種方法的缺點(diǎn)與不足，選取非接觸式測(cè)試方法進(jìn)行點(diǎn)火過(guò)程檢測(cè)，非接觸式測(cè)試的核心傳感元件是霍爾傳感器。霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器，其原理是載流體中的電流方向與磁場(chǎng)方向不相同時(shí)，則在此載流體中平行于由電流方向和磁場(chǎng)方向所組成的平面上將產(chǎn)生電勢(shì)，該電勢(shì)差與通過(guò)載流體中的電流成正比，經(jīng)轉(zhuǎn)換電路可變換成適應(yīng)后端采集的電壓輸出[1-2]。霍爾傳感器具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、體積小、安裝方便、功耗小，不與被測(cè)物接觸等特點(diǎn)，尤其是對(duì)于大電流的檢測(cè)特別適用[3-5]。其電路連接示意圖如圖2(c)所示。由于霍爾傳感器測(cè)量在物理上與被測(cè)電路隔離，因此不會(huì)對(duì)被測(cè)電路的工作造成影響。并且轉(zhuǎn)換電路可根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整，使得后端采集更加靈活方便[6-9]。

由于該測(cè)試系統(tǒng)是在橇體運(yùn)行環(huán)境下使用，因此各部分應(yīng)采取相應(yīng)的封裝和減振措施。霍爾直流電流傳感器安裝方式是直插形式，首先通過(guò)焊接的方式將其焊接在設(shè)計(jì)的電路板上，然后對(duì)其經(jīng)過(guò)一定封裝后，通過(guò)螺紋孔的方式固定在專門設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)接件上，轉(zhuǎn)接件通過(guò)減振方式可靠的安裝到橇體的相應(yīng)部位。數(shù)據(jù)記錄儀是經(jīng)過(guò)環(huán)氧樹脂等灌封后的測(cè)試體，由壓條等方式安裝減振。霍爾傳感器在選型上應(yīng)保證測(cè)試量程滿足被測(cè)電流要求、相應(yīng)時(shí)間足夠快，目前選取的霍爾傳感器為HDC型，該傳感器的響應(yīng)頻率可達(dá)到200 kHz，能滿足火箭橇試驗(yàn)測(cè)試需求。

圖2　電路示意圖

4系統(tǒng)驗(yàn)證

4.1實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證

在試驗(yàn)室對(duì)霍爾傳感器構(gòu)成的非接觸式測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，預(yù)設(shè)電流為5 A，用變阻器充當(dāng)負(fù)載，用霍爾器件測(cè)試回路中的電流，用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行記錄。測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1　測(cè)試結(jié)果

由表1的數(shù)據(jù)可以看出，用霍爾傳感器測(cè)試回路中的電流準(zhǔn)確度較高，精度可達(dá)1%。

4.2試驗(yàn)驗(yàn)證

對(duì)于某型火箭橇試驗(yàn)，采用霍爾傳感器對(duì)點(diǎn)火線路工作過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)。預(yù)設(shè)銅網(wǎng)之間電壓為12 V，點(diǎn)火時(shí)通過(guò)點(diǎn)火電流為10A，試驗(yàn)中各設(shè)備工作正常。試驗(yàn)測(cè)試曲線如圖3所示。

從圖3可以看出，兩次點(diǎn)火時(shí)間分別在2.114 s和2.237 s，點(diǎn)火電流最大約為11 A，與試驗(yàn)設(shè)計(jì)基本相符。同時(shí)由于點(diǎn)火時(shí)橇體處于高速運(yùn)動(dòng)中，點(diǎn)火電壓的加載并不穩(wěn)定，存在斷續(xù)現(xiàn)象。

圖3　試驗(yàn)測(cè)試曲線

5結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)火箭橇試驗(yàn)中動(dòng)態(tài)電流的檢測(cè)需求，介紹了接觸式測(cè)試和非接觸式測(cè)試兩種檢測(cè)方法，并通過(guò)電路對(duì)比，數(shù)據(jù)對(duì)比，得出了霍爾傳感器構(gòu)成的非接觸式測(cè)試方法在火箭橇試驗(yàn)動(dòng)態(tài)電流檢測(cè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

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(責(zé)任編輯周江川)

本文引用格式：陳亞奇，王艷艷，白蕾，等.火箭橇試驗(yàn)動(dòng)態(tài)點(diǎn)火信號(hào)監(jiān)測(cè)方法[J].兵器裝備工程學(xué)報(bào)，2016(5):74-76.

Citation format:CHEN Ya-qi,WANG Yan-yan,BAI Lei,et al.Method of Dynamic Ignition Signal Detection for Rocket Sled Test[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2016(5):74-76.

Method of Dynamic Ignition Signal Detection for Rocket Sled Test

CHEN Ya-qi,WANG Yan-yan,BAI Lei,SUN Hao

(Test & Measuring Academy of Norinco.Group,Huayin 714200,China)

Abstract:With the research background concentrated on the rocket sled test environment,this paper mainly revolved around the real-time monitoring of dynamic ignition signal in rocket sled testing.Here,firstly a variety of test methods of contact type and non-contact type were compared.Then，a kind of non-contact testing method with high precision and high reliability was analyzed.In the end，the laboratory test and field test were carried on.The results can prove the feasibility of the method.

Key words:dynamic ignition signal detection; non-contact; test validation

doi:【裝備理論與裝備技術(shù)】10.11809/scbgxb2016.05.018

收稿日期：2015-11-07；修回日期：2015-12-12

作者簡(jiǎn)介：陳亞奇(1985—),男,工程師,主要從事武器動(dòng)態(tài)測(cè)試研究。

中圖分類號(hào)：TJ013

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2096-2304(2016)05-0074-03