CN107643027A - 一种侵彻过程弹药动态参数存储无线测试装置 - Google Patents
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Abstract
一种侵彻过程弹药动态参数存储无线测试装置，包括定时上电装置与动态参数采集存储装置，第一控制器通过通信总线连接时钟定时电路，电源管理电路的使能端接第一控制器的输出使能信号，电源管理电路的输出端连接动态参数采集存储装置的供电端，传感器的输出端接信号调理电路，信号调理电路的输出端接比较触发电路与AD模数转换电路的输入端，比较触发电路的输出端接第二控制器的输入端，第二控制器与AD模数转换电路通过并行接口连接，第二控制器与数据存储电路通过并行接口连接，第二控制器与通讯电路通过并行接口连接，其解决弹药装配与运输过程中存储测试装置易误触发、因发射时间不确定导致的装置待机时间长，功耗大、体积大、触发不稳定等问题。
Description
技术领域
本发明涉及侵彻参数测试用设备领域，特别是涉及一种侵彻过程弹药动态参数存储无线测试装置。
背景技术
侵彻战斗部在进入目标内部发生***前的侵彻过程中，承受极高的运动速度与过载加速度，弹药安全性是必须解决的问题，侵彻过程中弹药动态参数测试技术为侵彻战斗部的设计研制与安全性评估提供了有效的手段。目前弹药动态参数测试技术主要为弹载存储测试，即将测试传感器、信号调理器、采集与存储设备等集成化并与战斗部封装为一体，在战斗部侵彻过程中进行相关动态参数的测量与数据存储。传统弹载存储测试技术主要面临以下问题：
1.被测对象单一。目前侵彻过程弹药动态参数测试主要为弹体过载测试，而侵彻过程中弹体内壁的应变，内部装药的压力变化情况缺乏有效的测试手段。
2.装置小体积与低功耗无法兼顾。存储测试装置与战斗部固封前，已处于上电待机状态，而战斗部需经过装药、机械结构装配、运输、装填等步骤后，才会进行发射，期间历时几天至十几天，装置功耗增加导致所需供电电池体积增加。
3.容易误触发。弹载存储测试多采用内触发技术，即测点信号发生明显变化时将产生触发电平，控制器检测到该触发电平后开始采集与数据存储工作。正式试验前，存储测试装置电源接通并处于待触发状态，传感器与运算放大器芯片长时间的通电将导致输出电压漂移，战斗部运输及装填过程的剧烈振动易导致传感器输出尖峰脉冲信号，电压漂移与传感器误输出都可能引起***误触发，造成测试失败。
综上所述，常见的弹载存储测试装置无法同时满足多点测试、功耗低、体积小、触发稳定可靠等要求。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明提供一种侵彻过程弹药动态参数存储无线测试装置，解决侵彻动态参数存储测试中被测对象单一、小体积与低功耗无法兼顾、容易误触发等问题，该装置可丰富动态侵彻被测参数，调和装置体积与功耗的矛盾，优化触发机制，为达此目的，本发明提供一种侵彻过程弹药动态参数存储无线测试装置，包括定时上电装置与动态参数采集存储装置，其特征在于：所述定时上电装置包括第一控制器、时钟定时电路与电源管理电路构成，所述动态参数采集存储装置包括传感器、信号调理电路、比较触发电路、第二控制器、AD模数转换电路、数据存储电路与通讯电路构成，所述第一控制器通过通信总线连接时钟定时电路，所述电源管理电路的使能端接第一控制器的输出使能信号，所述电源管理电路的输出端连接动态参数采集存储装置的供电端，所述传感器的输出端接信号调理电路，所述信号调理电路的输出端接比较触发电路与AD模数转换电路的输入端，所述比较触发电路的输出端接第二控制器的输入端，所述第二控制器与AD模数转换电路通过并行接口连接，所述第二控制器与数据存储电路通过并行接口连接，所述第二控制器与通讯电路通过并行接口连接，将数据存储电路保存的被测参数提供给无线通信模块，所述无线通信模块将被测参数发送给基站最后达到上位机进行处理。
本发明的进一步改进，所述时钟定时电路定时可精确到秒级，可定时至发射前的任意时刻，到达定时时刻后，第一控制器使能电源管理电路后，动态参数采集存储装置开始工作。
本发明的进一步改进，所述传感器包括六个弹体内壁应变测试传感器、两个装药压力测试传感器与一个运动加速度传感器。
本发明的进一步改进，所述数据存储电路采用SPI接口的FLASH芯片，芯片个数可根据要求采集的数据量进行扩展。
本发明的进一步改进，所述时钟定时电路采用实时时钟(RTC)芯片DS3232M，所述电源管理电路采用电源管理芯片，所述信号调理电路采用运算放大器芯片，所述第一控制器和第二控制器分别由ARM和FPGA处理器及其***电路组成。
本发明提供一种侵彻过程弹药动态参数存储无线测试装置，本发明的侵彻过程弹药动态参数存储测试装置，能够解决侵彻动态参数存储测试中被测对象单一、小体积与低功耗无法兼顾、容易误触发等问题，该装置可丰富动态侵彻被测参数，调和装置体积与功耗的矛盾，优化触发机制。
附图说明
图1为本发明示意图；
图2为本发明应变信号调理电路图；
图3为本发明压力或加速度信号调理电路图；
图4为本发明比较触发电路图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明提供一种侵彻过程弹药动态参数存储无线测试装置本发明提供一种侵彻过程弹药动态参数存储无线测试装置，解决侵彻动态参数存储测试中被测对象单一、小体积与低功耗无法兼顾、容易误触发等问题，该装置可丰富动态侵彻被测参数，调和装置体积与功耗的矛盾，优化触发机制。
本发明专利一种侵彻过程弹药动态参数存储无线测试装置如图1相应电路图如图2-4所示，包括定时上电装置与动态参数采集存储装置。定时上电装置包括第一控制器、时钟定时电路与电源管理电路构成，动态参数采集存储装置包括传感器、信号调理电路、比较触发电路、第二控制器、AD模数转换电路、数据存储电路与通讯电路构成。定时上电装置及动态参数采集存储装置除传感器以外的其余部分与高强度机械结构外壳间使用高性能环氧树脂胶灌封并固化为一个整体。
灌封前，接通定时上电装置的电源，设定时钟定时电路的定时时间，该时间可设置为正式发射前的5～10分钟。定时上电装置的瞬时功耗远远小于动态参数采集存储装置，而动态参数采集存储装置实际工作时间极短，因此整个装置的功耗也极低，可在使用小体积电池时连续工作若干天。固化后的存储测试装置安装于侵彻战斗部内部，传感器安装于弹药待测位置。
到达定时时间后，第一控制器产生高电平信号，使能电源管理芯片，电源管理芯片为动态参数采集存储装置提供各种供电电源。设置合理的定时时间可以有效规避电压漂移与传感器误输出引起的***误触发问题。
信号调理电路将各传感器的输出信号转换为-5V～+5V的标准电压信号，作为触发源的一路电压信号接入比较器芯片的正向输入端，触发阈值电平接入比较器芯片的反向输入端，当比较器芯片的正向输入端电压高于反向输入端电压时，比较器输出由低电平翻转至高电平。将比较器的输出端连接至光耦的输入端，光耦输出端连接至第二控制器的触发电平接收端，可解决比较器电路与第二控制器接收触发信号电平幅值不匹配的问题。
信号调理电路的输出与AD模数转换电路连接，第二控制器在接收触发电平后，控制AD模数转换电路的数据采集工作与数据存储电路的数据存储工作，若需进行数据的大容量长时间采集存储，可将多个数据存储芯片挂接至第二控制器。
试验完成后回收侵彻过程弹药动态参数存储测试装置，将通讯电路与无线模块连接，第二控制器将存储于数据存储电路中的数据通过无线模块发送给基站并最后上传至上位机。
本发明专利的一种侵彻过程弹药动态参数存储无线测试装置中，各信号调理电路、比较触发电路关键数学关系如下：
1)应变信号调理电路中,UA1、UA2是恒流源输出芯片，节点AOUT-与AOUT+处的输出电流为：
双恒流源芯片产生差分电压信号VAOUT-、VAOUT+，经运算放大器芯片后的输出为：
VAOUT1＝(49.4KΩ/RAD_R1+1)×(VAOUT+-VAOUT-)
2)压力(或加速度)信号调理电路中，UA7是恒流源芯片，输出电流为：恒流源芯片后端接隔直滤波电路，截止频率为：
3)比较触发电路中，Va点的电压为：调节R38与R39使得Va电压为传感器触发电压阈值，触发后VACCOUT2>Va，输出电压Vb从-5V跳变到+5V，光耦输出端电压VFPGASOURSE从低电平(0V)跳变到高电平(3.3V)。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种侵彻过程弹药动态参数存储无线测试装置，包括定时上电装置与动态参数采集存储装置，其特征在于：所述定时上电装置包括第一控制器、时钟定时电路与电源管理电路构成，所述动态参数采集存储装置包括传感器、信号调理电路、比较触发电路、第二控制器、AD模数转换电路、数据存储电路与通讯电路构成，所述第一控制器通过通信总线连接时钟定时电路，所述电源管理电路的使能端接第一控制器的输出使能信号，所述电源管理电路的输出端连接动态参数采集存储装置的供电端，所述传感器的输出端接信号调理电路，所述信号调理电路的输出端接比较触发电路与AD模数转换电路的输入端，所述比较触发电路的输出端接第二控制器的输入端，所述第二控制器与AD模数转换电路通过并行接口连接，所述第二控制器与数据存储电路通过并行接口连接，所述第二控制器与通讯电路通过并行接口连接，将数据存储电路保存的被测参数提供给无线通信模块，所述无线通信模块将被测参数发送给基站最后达到上位机进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种侵彻过程弹药动态参数存储无线测试装置，其特征是：所述时钟定时电路定时精确到秒级，定时至发射前的任意时刻，到达定时时刻后，第一控制器使能电源管理电路，动态参数采集存储装置开始工作。
3.根据权利要求1所述的一种侵彻过程弹药动态参数存储无线测试装置，其特征是：所述传感器包括六个弹体内壁应变测试传感器、两个装药压力测试传感器与一个运动加速度传感器。
4.根据权利要求1所述的一种侵彻过程弹药动态参数存储无线测试装置，其特征是：所述数据存储电路采用SPI接口的FLASH芯片。
5.根据权利要求1所述的一种侵彻过程弹药动态参数存储无线测试装置，其特征是：所述时钟定时电路采用实时时钟(RTC)芯片DS3232M，所述电源管理电路采用电源管理芯片，所述第一控制器和第二控制器分别由ARM和FPGA处理器及其***电路组成。
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