一种导弹火工品通用化自动测试仪的制作方法

1.本实用新型属于自动测试仪领域，具体涉及一种导弹火工品通用化自动测试仪。


背景技术：

2.战术导弹火工品测试是导弹定期测试维护的一项重要内容，主要是为了对装弹后火工品及导弹综合测试中未测到的火工品进行电阻值及绝缘性测量，由此来判断导弹火工品的有效性及相关电缆连接的正确性，确保备弹质量。当前，导弹火工品测试所采用测试设备主要有电雷管测试仪、专用测试仪等手动或半自动化测试设备等，这些测试设备测试时间长，测试精度低，无法消除测量通道系统误差和参数漂移对测量精度影响，缺乏通用化和灵活性。


技术实现要素：

3.针对上述存在的技术问题，本实用新型提供了一种导弹火工品通用化自动测试仪，实现了导弹火工品的快速、精准和安全测量。
4.本实用新型采用的技术方案：
5.一种导弹火工品通用化自动测试仪，包括：测量通道选择单元，包括继电器控制电路和继电器，用于通过接口在被测设备中选择第一测试电阻、第二测试电阻；恒流源单元，用于输出第一电流；
6.第一检测单元，包括标准取样电阻，恒流源输出的第一电流依次经过测量通道选择单元选择的第一测试电阻、标准取样电阻；高内阻电源，经限流电阻并行输出两路第二电流；
7.第二检测单元，包括电流取样电阻、串联的分压电阻和电压取样电阻，高内阻电源输出的第二电流一路依次经过测量通道选择单元选择的第二测试电阻和电流取样电阻；第二电流另一路依次经过分压电阻和电压取样电阻；
8.控制采样单元，用于采集传输测量通道选择单元选择的第一测量电阻的电压值和标准取样电阻的电压值，以及第二检测单元的电流取样电阻和电压取样电阻的电压值；
9.电源单元，用于输出 5v电源、
‑
5v电源、 12v电源、 24v电源、 50v电源，与测量通道选择单元、恒流源单元、第一检测单元、高内阻电源、第二检测单元、控制采样单元电连接。
10.进一步地，所述测量通道选择单元设置m个继电器，所述m个继电器的公共端分别电连接至接口，m个继电器的常闭触点悬空，m个继电器的电源正向端电连接电源单元的电源,m个继电器的电源负向端电连接继电器控制电路，m个继电器的常开触点分两组，第一组并联作为第一并联点、第二组并联作为第二并联点，所述第一并联点、第二并联点电连接控制采样单元，通过继电器控制电路控制选择被测设备连接至接口的其中一组测试电阻两端的继电器常开触点吸合导通，选通的小电阻作为第一测试电阻、选通的大电阻作为第二测试电阻,恒流源输出的第一电流依次经过测量通道选择单元选择的第一测试电阻、标准取
样电阻；高内阻电源输出的第二电流依次经过测量通道选择单元选择的第二测试电阻、和电流取样电阻。
11.进一步地，所述控制采样单元包括信号处理器、8通道差分a/d 转换器、双路测量电阻选择继电器，所述双路测量电阻选择继电器的两路常开触点一路电连接电流取样电阻的电流流入端，另一路电连接分压电阻的电流流入端，双路测量电阻选择继电器的公共端一路电连接m个继电器的常开触点的第一并联点，另一路电连接m个继电器的常开触点的第二并联点，这里为了进一步分时控制选通第一测试电阻、第二测试电阻，通过双路测量电阻选择继电器先通过常闭触点测量选择的测量通道选择单元选择的第一测试电阻，恒流源输出的第一电流依次经过测量通道选择单元选择的第一测试电阻、标准取样电阻，然后通过信号处理器的数据端口电连接双路测量电阻选择继电器的电源负向端选择继电器常开触点吸合导通进行第二测试电阻测量，这时高内阻电源输出的第二电流一路依次经过测量通道选择单元选择的第二测试电阻、和电流取样电阻；第二电流另一路依次经过分压电阻和电压取样电阻。
12.进一步地，所述双路测量电阻选择继电器的两路常闭触点分别通过固定电阻电连接a/d转换器第一差分通道，所述标准取样电阻的两端电连接a/d转换器的第二差分通道，所述电流取样电阻的两端和电压取样电阻的两端电连接a/d转换器的第三、第四差分通道。
13.进一步地，所述信号处理器的数据端口通过光电耦合器电连接8 通道差分a/d转换器的sclk时钟、串行数据输出sout、串行数据输入din；信号处理器的数据端口电连接双路测量电阻选择继电器的电源负向端。
14.进一步地，所述恒流源单元包括运算放大器、稳压块，所述稳压块的接地端分为两路，一路电连接运算放大器的反向输入端、另一路电连接运算放大器的输出端，稳压块的输入端电连接所述电源单元输出的 5v电源，稳压块的输出端通过限流电阻并分两路输出，一路电连接运算放大器的正向输入端，另一路用于输出第一电流。
15.进一步地，还包括嵌入式主机、显示屏，所述信号处理器的数据端口电连接rs485串口转换芯片，所述继电器控制电路的数据端口电连接rs485串口转换芯片，所述嵌入式主机、信号处理器、继电器控制电路通过485总线电连接，所述嵌入式主机与所述显示屏通过vga 连接。
16.进一步地，还包括电源单元，所述电源单元采用充电电池，用于输出 5v电源、
‑
5v电源、 12v电源、 50v电源，与所述嵌入式主机、所述测量通道选择单元、恒流源单元、第一检测单元、高内阻电源、第二检测单元、a/d控制采样单元电连接。
17.本实用新型与现有技术相比，其有益效果是：
18.实现了导弹火工品电阻数字量采集与智能化数据处理；
19.采用恒流源单元加多重限流保护措施保证火工品测试安全性；
20.通过增加测量通道选择单元实现导弹火工品通用化测试；
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可
以根据这些附图获得其他相关的附图。
22.图1为本实用新型总体框图；
23.图2为本实用新型小电阻测量原理图；
24.图3为本实用新型大电阻测量原理图；
25.图4为本实用新型控制采样单元原理图；
26.图5为本实用新型恒流源电路原理图；
27.图6为本实用新型部分测量通道选择单元示意
具体实施方式
28.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.本实用新型具体公开了一种导弹火工品通用化自动测试仪，如图 1
‑
6所示，
31.一种导弹火工品通用化自动测试仪，包括：
32.测量通道选择单元，如图1、图2、图3所示，包括继电器控制电路和继电器，用于通过接口在被测设备中选择第一测试电阻rxx1、第二测试电阻rxx2；
33.通过继电器控制在被测设备中选择第一测试电阻rxx1、选择第二测试电阻rxx2；测试设备的多个测试电阻分别通过与导弹火工品通用化自动测试仪的接口接入测试仪，由于此时m个继电器的公共端分别电连接至接口，而m个继电器的常闭触点悬空，因此，测试电阻未被接入测试电路，如果，其中测试电阻两端的继电器由继电器控制电路控制吸合，即公共端连接继电器常开触点，则开始测量；测量通道选择单元中的继电器控制电路采用现有技术中cpld控制多路继电器进行测量通道选择，通过485总线形式控制可编程器件cpld，cpld 通过编程固化控制的逻辑关系，通过cpld的管脚高低及与继电器的电连接关系选通其中一个第一测试电阻、第二测试电阻的两端继电器，将待测试电阻接入测试仪。
34.恒流源单元，如图2、图4所示，输出第一电流；
35.第一检测单元，包括标准取样电阻rx2，恒流源输出的第一电流依次经过测量通道选择单元选择的第一测试电阻rxx1、标准取样电阻rx2；
36.高内阻电源，如图3、如图4所示，通过电源单元输出的 50v电源，经限流电阻rx6并行输出两路第二电流；
37.第二检测单元，包括电流取样电阻rx5、串联的分压电阻rx3和电压取样电阻rx4，高内阻电源输出的第二电流一路依次经过测量通道选择单元选择的第二测试电阻rxx2和电流取样电阻rx5；第二电流另一路依次经过分压电阻rx3和电压取样电阻rx4；
38.控制采样单元，如图4所示，用于采集传输测量通道选择单元选择的第一测量电阻rxx1的电压值和标准取样电阻rx2的电压值，以及第二检测单元的电流取样电阻rx5和电压
取样电阻rx4的电压值；
39.电源单元，用于输出 5v电源、
‑
5v电源、 12v电源、 50v电源，与测量通道选择单元、恒流源单元、第一检测单元、高内阻电源、第二检测单元、控制采样单元电连接。
40.优选地，如图4、如图6所示，所述测量通道选择单元设置m个继电器，这里仅展示部分继电器的工作原理，实际电路中由于测试通道有40路，为了保证所有通道都能够切换到a/d转换输入端，需要设计80路切换通道，这里m等于80，所述m个继电器的公共端管脚 3电连接接口管脚p41、p36、p30等，被测设备通过接口将待测试电阻的一端电连接至某个继电器的公共端管脚3，待测试电阻的另一端电连接至另一个继电器的公共端管脚3，m个继电器的常闭触点悬空， m个继电器的常开触点分两组，第一组并联作为第一并联点如继电器管脚4用于接入测试电路rxx1或rxx2的一端、图6可以复制相同的电路用于第二组并联作为第二并联点用于接入测试电路rxx1或rxx2 的另一端，m个继电器的电源正向端电连接电源单元的电源,m个继电器的电源负向端电连接继电器控制电路，图6，cpld优选 epm1270t144i5的输出脚u1/69、u1/71、u1/74通过门电路，这里优选u24a75451,控制继电器线圈通电，将p41、p36、p30等接口导通至管脚4，当某一路测试电阻的双端被选通则作为测试电阻rxx1或rxx2。
41.优选地，如图4所示，控制采样单元包括信号处理器、8通道差分a/d转换器、双路测量电阻选择继电器，所述双路测量电阻选择继电器的两路常开触点一路电连接电流取样电阻的电流流入端，另一路电连接分压电阻的电流流入端，双路测量电阻选择继电器的公共端一路电连接m个继电器的常开触点的第一并联点，另一路电连接m个继电器的常开触点的第二并联点，这里为了进一步分时控制选通第一测试电阻、第二测试电阻，由于第一并联点、第二并联点单次仅选通一个测试电阻，通过双路测量电阻选择继电器先通过常闭触点测量选择的测量通道选择单元选择的第一测试电阻，恒流源输出的第一电流依次经过测量通道选择单元选择的第一测试电阻、标准取样电阻，a/d 转换进行采样处理，然后通过信号处理器的数据端口电连接双路测量电阻选择继电器的电源负向端选择继电器常开触点吸合导通进行第二测试电阻测量，这时高内阻电源输出的第二电流一路依次经过测量通道选择单元选择的第二测试电阻、和电流取样电阻；第二电流另一路依次经过分压电阻和电压取样电阻。
42.优选地，如图4所示所述双路测量电阻选择继电器的两路常闭触点分别通过固定电阻r7、r8电连接a/d转换器第一差分通道ain2、 ain3，所述标准取样电阻rx2的两端电连接a/d转换器的第二差分通道，优选通过固定电阻r7、r8电连接a/d转换器的第二差分通道ain4、 ain5，所述电流取样电阻rx5的两端和电压取样电阻rx4的两端电连接a/d转换器的第三、第四差分通道，优选通过固定电阻r21、r22 电连接a/d转换器的第三差分通道ain10、ain11，通过固定电阻r19、 r20电连接a/d转换器的第四差分通道ain14、ain15。所述双路测量电阻选择继电器的两路常开触点一路电连接电流取样电阻rx5的电流流入端，另一路电连接分压电阻rx3的电流流入端,差分输入端串联的固定电阻r7、r8、r9、r10、r19、r20、r21、r22以调整输入的电压值。
43.优选地，所述信号处理器的数据端口p2.6、p2.5、p2.4通过光电耦合器电连接8通道差分a/d转换器的sclk时钟、串行数据输入 din、串行数据输出sout，信号处理器的数据端口p2.3通过光电耦合器电连接8通道差分a/d转换器的sync端；信号处理器的数据端口
p1.2通过门电路75451电连接双路测量电阻选择继电器的电源负向端端口10，电阻选择继电器的电源正向端连接24v电源。
44.优选地，如图5所示，所述恒流源单元包括运算放大器 max4238aut
‑
t、稳压块adr441armz，所述稳压块的接地端gnd分为两路，一路电连接运算放大器的反向输入端in
‑
、另一路电连接运算放大器的输出端out，稳压块的输入端vin电连接所述电源单元输出的 5v电源，稳压块的输出端通过限流电阻并分两路输出，一路电连接运算放大器的正向输入端in ，另一路用于输出第一电流。
45.优选地，还包括嵌入式主机，显示屏，所述信号处理器的数据端口电连接rs485串口转换芯片，所述继电器控制电路的数据端口电连接rs485串口转换芯片，所述嵌入式主机、信号处理器、继电器控制电路通过485总线电连接，所述嵌入式主机与所述显示屏通过vga连接，通过显示屏、嵌入式主机设置执行测试命令通过485总线将执行命令发送至信号处理器、继电器控制电路，由继电器控制电路选通测试电阻，由信号处理器控制ad采样并进行处理。
46.优选地，还包括电源单元，所述电源单元采用充电电池，用于输出 5v电源、
‑
5v电源、 12v电源、 24v电源、 50v电源，与所述测量通道选择单元、恒流源单元、第一检测单元、高内阻电源、第二检测单元、控制采样单元电连接，电源单元采用现有技术中的dc/dc 模块用于输出各个部分所需电源，由于属于现有技术这里不在详述。
47.工作原理：
48.导弹火工品在线测量具有高风险性，根据当前火工品测量要求，应用火工品测量成熟技术来保证火工品测量过程中的绝对安全性，采用限流电阻和恒流电路来限制被测火工品测量电流大小，力求在电路设计中，保证恒流源单元输出在10ma以内；
49.如图1所示，一种导弹火工品通用化自动测试仪主要包括测量通道选择单元、恒流源单元、第一检测单元、高内阻电源、第二检测单元、控制采样单元和电源单元组成，电源单元为导弹火工品通用化自动测试仪提供所需的
±
5v、 12v、 24v、 50v等各类电能，电源单元与嵌入式主机、测量通道选择单元、恒流源单元、第一检测单元、高内阻电源、第二检测单元、控制采样单元电连接，提供测试中各单元所需电能，嵌入式主机及显示屏完成数据计算、判断、显示等主体功能：由恒流源单元提供一个可调节大小的稳定电流，测量通道选择单元将该电流加载至被测电阻得到电压信号，a/d转换器将该电压信号转换为数字量后，由信号处理器处理获得被测电阻阻值，通过rs485 总线传送至嵌入式计算机，嵌入式计算机将测量值与嵌入式计算机内设置的参数进行比较判断，得出合格与否的结论，并将测量值和判断结果送显示和存储。
50.导弹火工品通用化自动测试仪分为小电阻测量和大(绝缘)电阻，具体原理是采用精密恒流源加电取样测电阻的方法，小电阻测试原理如图2所示。恒流源单元输出第一电流，即输出10ma恒流用于小电阻测试时测试电流，小电阻测量范围：0ω～20ω，经过测量通道选择单元的继电器控制电路控制继电器常开触点闭合将被测火工品电阻即第一测试电阻接入测量回路，测试电流即第一电流流过第一测试电阻rxx1，再流经rx2标准取样电阻，rxx1和rx2两端的电压vx 和vs经模拟开关分时选通、程控放大、送入a/d转换器，转换后的数字量经信号处理器处理后得出被测电阻值rxx1：
[0051][0052]
大(绝缘)电阻测试原理如图3所示，绝缘电阻范围：1mω～ 500mω， 50v高内阻电源经r限流电阻(提高安全性)后，一路经过串联的分压电阻rx3、电压取样电阻rx4分压后在电压取样电阻rx4 上得到与绝缘测试电压成正比的电压，另一路经过测量通道选择单元的继电器控制电路控制继电器常开触点闭合将被测绝缘电阻即第二测试电阻rxx2接入测试电路，即测试电流流过第二测试电阻rxx2，再流经电流取样电阻rx5，取样电阻两端的电压vx5和vx4经模拟开关分时选通、程控放大、送入a/d转换器，转换后的数字量经信号处理器处理后得出被测绝缘电阻值rxx2：
[0053][0054]
其中，
[0055]
控制采样单元原理图如图4所示，本测试仪选用的控制采集控制单元的信号处理器选用c8051f310混合信号处理器进行控制。
[0056]
表1微控制器主要特性
[0057]
模拟电路数字电路外设特性24位无丢兼容805132位累加8路差动/工作性能达电源管理pga：1:128高达32
‑
kb电压监控低功率工外部64
‑
kb单电源：10万次擦
ꢀꢀ
[0058]
按照测试要求，a/d控制采样单元需要测量第一测量电阻rxx1 的电压值和第一取样电阻rx2的电压值，以及第二测量电阻rxx2和第二取样电阻rx5的电压值，因此使用了全8路差分a/d器件 ad7173
‑
8，a/d采样模块电路原理如图4所示，小电阻测试采用恒流源供电，并限流小于10ma，大电阻测试采用50v供电，并限流小于 2ma。电路中小电阻rxx1测试和大电阻rx2(绝缘)测试分别采用2 路差分采样，为了测量精度，需要进行10次采样的求均值作为采样结果，降低了噪声产生的误差。
[0059]
同时为了控制时分切换采样第一测试电阻和第二测试电阻、在采用了2路继电器模块，
[0060]
这里测试通道是40路，为了保证所有通道都能够切换到a/d转换输入端，需要设计80路进行差分切换通道，因此采用继电器阵列模块，继电器阵列模块控制采用cpld可编程器件，由于是通用电路这里不再详细描述。
[0061]
恒流源单元的原理如图5所示。所述恒流源单元包括运算放大器、稳压块，所述稳压块的接地端分为两路，一路电连接运算放大器的反向输入端、另一路电连接运算放大器的输出端，稳压块的输入端电连接所述电源单元输出的 5v电源，稳压块的输出端通过限流电阻并分两路输出，一路电连接运算放大器的正向输入端，另一路用于输出第一电流。
[0062]
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制。凡是根
据实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。