一种电发火头点火时间测量方法与流程

本发明涉及光电检测技术领域，尤其是涉及电发火头点火时间测量方法。

背景技术：

传统的电发火头火工品点火时间的测量主要是采用以下几种方法：

（1）点火电流通断法：主要存在的不足是在额定点火电流条件下，桥丝可能未能熔断，导致点火时间测不准的情况。由于是采用测量电流的通断的方法测量点火时间，其测量准确性差，它是以加点火电流为起始时间，以点火电流回路断开为终止时间，通过计算两者之间的时间差得出点火时间。其测量误差来源一是点火电流加在电发火头火工品有延迟，其二是当烧断电发火头火工品的桥丝时，点火过程早已经完成，所以其测量的点火时间比实际时间还长。

（2）靶线法：主要存在的不足是靶线捆绑繁锁，且靶线可能烧不断造成测量不准的情况。本法是利用给电发火头火工品加点火电流作为起始时间，以发火头燃烧烧断靶线为终止时间，计算出点火时间，其测量精度高于点火电流通断法。但因会出现靶线捆绑不到位未能烧断靶线，造成测试的可靠性低等缺点。

（3）声发射法：主要存在的问题是声音传播速度慢，无法达到微秒级的时间测量精度。

（4）高速摄像法：主要存在的问题是测量系统价格昂贵，并需配置x射线光源。它是通过给电发火头火工品加点火电流作为摄像起动开关，然后判断到发火头燃烧的那帧图像的总帧图，再换算出点火时间。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电发火头点火时间测量方法，在相对价格低廉的前提下，大大提高了电发火头火工品点火时间测量精度，工艺简单、安全可靠。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电发火头点火时间测量方法，该方法是提供计算机检测系统进行试验，并采用差动测量，利用电发火头火工品点火时产生的可见光，通过高速光电传感器拾取该可见光信号，然后通过计算机系统将可见光信号与加在电发火头火工品上的点火电流信号比较，计算两信号的时间差值，得到一个准确的电发火头火工品点火时间，该点火时间是：

δｔ=ｔ2-ｔ1，

其中，ｔ1是回采电发火头火工品上达到点火电流的时间，ｔ2是火药燃烧得到的光信号时间。

上述方案进一步是，所述计算机检测系统包括有计算机系统、数据采集器、高速光电传感器、直流电子负载、直流电源、电流取样转换单元及供电单元，所述数据采集器是高速多通道数据采集器；试验时，计算机系统根据不同电发火头火工品型号的测试要求，控制直流电源和直流电子负载，设置相应的点火电流的电流值和脉冲宽度，并通过电流取样转换单元采集流过电发火头火工品上的电流信号，高速光电传感器采集电发火头火工品点火时产生的光信号，经过数据采集器进行处理后，将采集数据送入计算机系统，准确地计算出试验过程中的点火电流和点火时间。

上述方案进一步是，所述试验步骤如下：

首先通过计算机系统控制给电发火头火工品施加一个小电流，该小电流远小于电发火头火工品测试的安全电流，回读电发火头火工品上的取样电压值，计算出电发火头火工品的实际电阻值，再根据被试电发火头火工品的点火电流的要求，先计算出直流电源所需输出的电压值，该电压值≥点火电流×电发火头火工品的实际电阻值＋直流电子负载两端的最低所需电压；

然后计算机系统控制直流电源及直流电子负载输出相应电压和点火电流，并通过电流取样转换单元同步回采加在被试电发火头火工品上的点火电流信号，以及通过高速光电传感器回采火帽燃烧的光信号，经过数据采集器进行处理后，将采集数据送入计算机系统，在计算机系统上生成相对时间轴线的电流波形和光信号波形，并计算出电发火头火工品点火时间。

上述方案进一步是，所述直流电子负载选用高上升/下降速度的电子负载，使加在电发火头火工品上的电流上升/下降变化较陡。

上述方案进一步是，所述被试电发火头火工品安装在可移动的滑动导轨上，实现调节与高速光传感器光圈之间的距离，该被试电发火头火工品的火帽固定安装在高速光传感器光圈中心高度上。

上述方案进一步是，所述计算机检测系统的参数要求如下：

电流测量分七个量程：30ma、0.1a、0.3a、1a、3a、10a、30a；电流测量精度优于±0.1%fs；

高速光电传感器的响应时间：≤1μs；

点火响应时间测量范围：0.1ms~10ms；测量精度为±10μs。

本发明采用了高速光电传感器，高速光电传感器的反应速度可达到微秒级别（μs），很容易拾取电发火头火工品爆炸过程中产生的光信号，将该光信号进行处理和和放大，再与加在电发火头工品上的电流信号相比较，计算出两信号的时差，即为电发火头火工品的点火时间。相对于传统的电发火头火工品点火时间测量方法相比，本发明测量点火时间的准确度及精度高，操作方便，安全可靠。通过控制直流电源和直流电子负载，以及通过高速、高精度的互感器对回路电压和电流进行采样，通过高速光电传感器采集发火头燃烧的光信号，并经高速、高精度的数据采集器传递给计算机系统，得到非常准确的电发火头火工品的发火时间。本发明具有时间测量精度高、适应性好、系统安装简单、价格低廉等优点。

附图说明：

附图1为本发明方框原理示意图；

附图2为本发明的点火时间测量原理图；

附图3为本发明的时间测量的波形图。

具体实施方式：

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参阅图1、2、3所示，是本发明的较佳实施例示意图，本发明有关一种电发火头点火时间测量方法，该方法是提供计算机检测系统进行试验，并采用差动测量，利用电发火头火工品点火时产生的可见光，通过高速光电传感器拾取该可见光信号，然后通过计算机系统将可见光信号与加在电发火头火工品上的点火电流信号比较，计算两信号的时间差值，得到一个准确的电发火头火工品点火时间，该点火时间是：

δｔ=ｔ2-ｔ1，

其中，ｔ1是回采电发火头火工品上达到点火电流的时间，ｔ2是火帽燃烧得到的光信号时间。

所述计算机检测系统包括有计算机系统1、数据采集器2、高速光电传感器3、直流电子负载4、直流电源5、电流取样转换单元6及供电单元7，所述数据采集器2是高速多通道数据采集器。试验时，计算机系统1根据不同电发火头火工品型号的测试要求，控制直流电源5和直流电子负载4，设置相应的点火电流的电流值和脉冲宽度；并通过电流取样转换单元6采集流过电发火头火工品8上的电流信号，高速光电传感器3采集电发火头火工品8点火时产生的光信号，经过数据采集器2进行处理后，将采集数据送入计算机系统1，计算机系统1准确地计算出试验过程中的点火电流和点火时间。其中，所述试验步骤如下：

首先通过计算机系统控制给电发火头火工品施加一个小电流，该小电流远小于电发火头火工品测试的安全电流，回读电发火头火工品上的取样电压值，计算出电发火头火工品的实际电阻值，再根据被试电发火头火工品的点火电流的要求，先计算出直流电源所需输出的电压值，该电压值≥点火电流×电发火头火工品的实际电阻值＋直流电子负载两端的最低所需电压；

然后计算机系统控制直流电源及直流电子负载输出相应电压和点火电流，并通过电流取样转换单元同步回采加在被试电发火头火工品上的点火电流信号，以及通过高速光电传感器回采火帽燃烧的光信号，经过数据采集器进行处理后，将采集数据送入计算机系统，在计算机系统上生成相对时间轴线的电流波形和光信号波形（如图2、3所示），并计算出电发火头火工品点火时间。

利用电发火头火工品点火时产生的可见光，通过高速光电传感器拾取该光信号，与加在电发火头火工品上的点火电流信号比较后，得到一个准确的电发火头火工品点火时间。系统在相对价格低廉的前提下，大大提高了电发火头火工品点火时间测量精度，且可对测试采集的数据进行分析、保存和打印，实现了电发火头火工品点火时间测试过程的自动化、数据采集处理的智能化。

参阅图1所示，本发明进一步是，所述直流电子负载选用高上升/下降速度的电子负载，使加在电发火头火工品上的电流上升/下降变化较陡，这样能更加准确地测量点火时间。被试电发火头火工品安装在可移动的滑动导轨上，实现调节与高速光传感器光圈之间的距离，适合不同电发火头火工品型号的测试。该被试电发火头火工品的火帽固定安装在高速光传感器光圈中心高度上，能够最大程度的保证光的拾取和放大效果，提升测量点火时间的准确度及精度。

本发明提供的计算机检测系统的参数要求如下：

电流测量分七个量程：30ma、0.1a、0.3a、1a、3a、10a、30a；电流测量精度优于±0.1%fs；

高速光电传感器的响应时间：≤1μs；

点火响应时间测量范围：0.1ms~10ms；测量精度为±10μs。

通过分项实验后，本发明已产生成型机交付某军工企业用于该公司生产的电发火头火工品的点火试验，各项技术指标均符合有关要求，证明了本发明的实用性和可靠性。

当然，以上结合实施方式对本发明做了详细说明，只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，因此，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。