一种液体火箭发动机地面试验电爆管发火电流检测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种液体火箭发动机地面试验电爆管发火电流检测系统及方法。克服发火电流采集技术存在的精度低及可靠性差等技术问题。系统包括采集检测微机与至少一个检测单元；检测单元包括传感器电源、感应式电流传感器及转换电阻；电爆管控制回路中限流电阻穿过感应式电流传感器的感应孔后通过接插件连接至发动机电爆管的桥丝端；电爆管控制回路中的控制微机发出电爆管点火指令，驱动继电器接到指令后触点闭合，电爆管控制回路电源接通，经过限流电阻后电爆管控制回路中产生工作电流，感应式电流传感器通过感应方式测得电爆管控制回路电流，并以电流的方式进行输出，经过转换电阻后转为电压数据由采集检测微机进行数据采集，并计算实际发火电流。并计算实际发火电流。并计算实际发火电流。

【技术实现步骤摘要】
一种液体火箭发动机地面试验电爆管发火电流检测系统及方法


[0001]本专利技术属于液体火箭发动机地面试验测控
，具体涉及一种液体火箭发动机地面试验电爆管检测系统及方法。

技术介绍

[0002]在火箭发动机地面试验中，电爆管发火电流数据能够真实反映发动机上相应电爆阀门的通电起爆时间，发火电流数据是判断发动机启动、转级、关机阶段工作时序是否正确的数据基础。目前常见的发火电流测量方法为取样电阻法，在电爆管控制回路中串联一个已知阻值的取样电阻(电爆管控制回路如图1所示，包括电爆管电源、控制微机、驱动继电器、限流电阻及发动机电爆管)，在电爆管工作时采集取样电阻两端电压，进而由欧姆定律计算出发火电流。这一方法存在的缺点是：
[0003]1、取样电阻串联接入电爆管控制回路，由于电爆管阻值很小(1Ω左右)，取样电阻对回路阻值影响较大，在电源电压一定的情况下影响发火电流。
[0004]2、因为这一方法电流是计算获得，取样电阻本身的精度(标称误差、温度变化等)对发火电流精度有很大影响。
[0005]3、在控制回路中串联进取样电阻，破环了控制回路的线路完整性，取样电阻成为了控制回路的一个可能故障点，降低了系统的可靠性。
[0006]4、没有形成完整的、系统的发火电流数据分析结果。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种液体火箭发动机地面试验电爆管发火电流检测系统及方法，克服了现有发火电流采集技术存在的精度低及可靠性差等技术问题。
[0008]本专利技术的技术解决方案是提供一种电爆管发火电流检测系统，其特殊之处在于：包括采集检测微机与至少一个检测单元；每个检测单元用于检测相应电爆管控制回路电流；
[0009]检测单元包括传感器电源、感应式电流传感器及转换电阻；感应式电流传感器用于通过感应方式测得相应电爆管控制回路电流；
[0010]电爆管控制回路中限流电阻穿过相应感应式电流传感器的感应孔后通过接插件连接至发动机电爆管的桥丝端；感应式电流传感器的供电端与传感器电源的输出端连接，感应式电流传感器的输出端与转换电阻的一端相连接，转换电阻的另一端与采集检测微机连接；
[0011]电爆管控制回路中的控制微机发出电爆管点火指令，驱动继电器接到指令后触点闭合，电爆管控制回路电源接通，经过限流电阻后电爆管控制回路中产生工作电流，感应式电流传感器通过感应方式测得电爆管控制回路电流，并以电流的方式进行输出，经过转换电阻后转为电压数据由采集检测微机进行数据采集，并根据公式1计算实际发火电流I
P
：
[0012]I
P
＝K
N
×
I
S
＝K
N
×
(U
R
/R0)
[0013]其中I
P
为计算得到的实际发火电流，K
N
为感应式电流传感器转换比例常数， I
S
为感应式电流传感器输出后流过取样电阻R0的电流，U
R
为取样电阻R0两端的电压。
[0014]进一步地，采集检测微机采用美国RTD公司的电压采集板卡 IDAN
‑
DM35520，基于该采集板卡开发采集程序，实现了最高100K采样率采集发火电流数据。
[0015]进一步地，感应式电流传感器为HTM
‑
70DI，传感器的响应时间<1us，测量精度可达到0.1mA。
[0016]进一步地，由于发动机电爆管工作电流变化速率较快，需要较高采样率进行采集才能够采集到发火电流数据，同时由于采样速度快，导致电流数据文件较大，常用的数据处理方法处理速度极为缓慢，甚至无法分析，所以本专利技术基于该采集板卡开发多通道采集分析程序，所述多通道采集分析程序被处理器执行时，实现以下过程：
[0017]步骤1、调用电压采集板卡自带的初始化函数，对电压采集板卡进行初始化；
[0018]步骤2、调用电压采集板卡自带的自检函数对电压采集板卡状态进行自检；若自检通过则进入步骤3，否则重复步骤2；
[0019]步骤3、读取试验及通道配置文件，所述试验及通道配置文件包括试验相关信息及采集通道配置信息；在显示界面显示试验相关信息，读取并保存采集通道配置信息；每一采集通道配置信息对应一个电爆管控制回路；
[0020]步骤4、启动采集线程，采集线程监测BeginFlag状态，若状态为TRUE则开始采集；启动界面刷新线程，每隔设定时间长度对显示界面上数据状态进行刷新；启动点火信号采集线程，监测发动机电爆管点火信号，若检测到点火信号，将BeginFlag置为TURE，开始采集，结束点火信号采集线程；
[0021]步骤5、循环调用数据块读取函数DMAReadData，从电压采集板卡板载FIFO 中读取采集数据块，所述采集数据块内存储采集得到的设定长度的发火电流对应的原始电压数据；
[0022]步骤6、将获取到的原始电压数据存入链表DataArrayList，确保原始电压数据与其采集通道名称相对应；链表DataArrayList内数据存储格式为：一列为时间数据，一列为点火信号，其余列为各个采集通道相对应的原始电压数据；
[0023]步骤7、重复步骤5、6至收到关机信号试验结束，停止采集线程、界面刷新线程，将链表DataArrayList保存至硬盘；
[0024]步骤8、启动数据分析模块，读取步骤7保存的链表DataArrayList数据文件；
[0025]步骤9、载入数据处理配置文件，其中数据处理配置文件包括各个采样通道名称及处理后数据长度；
[0026]步骤10、开始数据处理，按照数据处理配置文件顺序将各个原始电压数据写入对应的采样通道，按照数据处理配置文件要求的数据长度截取各个原始电压数据；
[0027]步骤11、读取时间数据列，判断零秒位置点，零秒信号为点火信号，判断规则为连续多个数据点值＞0且呈正向递增趋势，则以第一个数据点为零秒时刻点；
[0028]步骤12、整个数据文件使用同一个时间数据列，将时间数据列零点移至零秒时刻点；
[0029]步骤13、将步骤12处理后的数据存入DataArrayList；
[0030]步骤14、截取第一采集通道发火电流对应的原始电压信号有效数据，有效数据为电压由零开始连续m个数据点正向增长变化，则以第一个数据点为基准向前保留0.1
‑
0.3s数据点，向后保留0.4
‑
0.6s数据点，共计0.5
‑
0.9s数据点生成数据表、绘制数据曲线，获得第一采集通道数据报告；其中m为大于等于2的正整数；
[0031]步骤15、重复步骤14的操作，获得其余采集通道数据报告；
[0032]步骤16、调取数据报告word模板，依次在模板内书签处输出数据表、数据曲线截图；
[0033]步骤17、保存完整数据为DataAccResu本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电爆管发火电流检测系统，其特征在于：包括采集检测微机与至少一个检测单元；每个检测单元用于检测相应电爆管控制回路电流；检测单元包括传感器电源、感应式电流传感器及转换电阻；感应式电流传感器用于通过感应方式测得相应电爆管控制回路电流；电爆管控制回路中限流电阻穿过相应感应式电流传感器的感应孔后通过接插件连接至发动机电爆管的桥丝端；感应式电流传感器的供电端与传感器电源的输出端连接，感应式电流传感器的输出端与转换电阻的一端相连接，转换电阻的另一端与采集检测微机连接；电爆管控制回路中的控制微机发出电爆管点火指令，驱动继电器接到指令后触点闭合，电爆管控制回路电源接通，经过限流电阻后电爆管控制回路中产生工作电流，感应式电流传感器通过感应方式测得电爆管控制回路电流，并以电流的方式进行输出，经过转换电阻后转为电压数据由采集检测微机进行数据采集，并根据公式1计算实际发火电流I
P
：I
P
＝K
N
×
I
S
＝K
N
×
(U
R
/R0)其中I
P
为计算得到的实际发火电流，K
N
为感应式电流传感器转换比例常数，I
S
为感应式电流传感器输出后流过取样电阻R0的电流，U
R
为取样电阻R0两端的电压。2.根据权利要求1所述的电爆管发火电流检测系统，其特征在于：采集检测微机采用美国RTD公司的电压采集板卡IDAN
‑
DM35520。3.根据权利要求1或2所述的电爆管发火电流检测系统，其特征在于：感应式电流传感器为HTM
‑
70DI，传感器的响应时间<1us，测量精度能够达到0.1mA。4.根据权利要求3所述的电爆管发火电流检测系统，其特征在于：采集检测微机内存储多通道采集分析程序，多通道采集分析程序被处理器执行时，实现以下过程：步骤1、调用电压采集板卡自带的初始化函数，对电压采集板卡进行初始化；步骤2、调用电压采集板卡自带的自检函数对电压采集板卡状态进行自检；若自检通过则进入步骤3，否则重复步骤2；步骤3、读取试验及通道配置文件，所述试验及通道配置文件包括试验相关信息及采集通道配置信息；在显示界面显示试验相关信息，读取并保存采集通道配置信息；每一采集通道配置信息对应一个电爆管控制回路；步骤4、启动采集线程，采集线程监测BeginFlag状态，若状态为TRUE则开始采集；启动界面刷新线程，每隔设定时间长度对显示界面上数据状态进行刷新；启动点火信号采集线程，监测发动机电爆管点火信号，若检测到点火信号，将BeginFlag置为TURE，开始采集，结束点火信号采集线程；步骤5、循环调用数据块读取函数DMAReadData，从电压采集板卡板载FIFO中读取采集数据块，所述采集数据块内存储采集得到的设定长度的发火电流对应的原始电压数据；步骤6、将获取到的原始电压数据存入链表DataArrayList，确保原始电压数据与其采集通道名称相对应；链表DataArrayList内数据存储格式为：一列为时间数据，一列为点火信号，其余列为各个采集通道相对应的原始电压数据；步骤7、重复步骤5、6至收到关机信号试验结束，停止采集线程、界面刷新线程，将链表DataArrayList保存至硬盘；步骤8、启动数据分析模块，读取步骤7保存的链表DataArrayList数据文件；
步骤9、载入数据处理配置文件，其中数据处理配置文件包括各个采样通道名称及处理后数据长度；步骤10、开始数据处理，按照数据处理配置文件顺序将各个原始电压数据写入对应的采样通道，按照数据处理配置文件要求的数据长度截取各个原始电压数据；步骤11、读取时间数据列，判断零秒位置点，零秒信号为点火信号，判断规则为连续多个数据点值＞0且呈正向递增趋势，则以第一个数据点为零秒时刻点；步骤12、整个数据文件使用同一个时间数据列，将时间数据列零点移至零秒时刻点；步骤13、将步骤12处理后的数据存入DataArrayList；步骤14、截取第一采集通道发火电流对应的原始电压信号有效数据，有效数据为电压由零开始连续m个数据点正向增长变化，则以第一个数据点为基准向前保留0.1
‑
0.3s数据点，向后保留0.4
‑
0.6s数据点，共计0.5
‑
0.9s数据点生成数据表、绘制数据曲线，获得第一采集通道数据报告；其中m为大于等于2的正整数...

【专利技术属性】
技术研发人员：左明聪，邝奇，陈海峰，朱丹波，乔江辉，赵纳，张可一，张艺瑾，赵涛，朱小江，
申请(专利权)人：西安航天动力试验技术研究所，
类型：发明
国别省市：