一种火箭发动机试验时序自动比对装置及比对方法与流程

1.本发明涉及液体火箭发动机地面试验数据分析技术，具体涉及一种火箭发动机试验时序自动比对装置及比对方法。


背景技术：

2.液体火箭发动机地面试验前需验证地面控制系统发出的点火时序指令是否与预定时序一致，目前主要通过采集控制系统发出的实际开关信号进行人工逐一步骤进行比对，效率较低。


技术实现要素：

3.本发明的目的是解决目前火箭发动机地面试验的时序比对通过传统的人工比对方式进行，比对速度慢、效率低的技术问题，而提供一种火箭发动机试验时序自动比对装置及比对方法。
4.本发明的技术解决方案是：
5.一种火箭发动机试验时序自动比对装置，其特殊之处在于：包括时序数据采集单元和时序比对单元；
6.所述时序数据采集单元包括依次连接的数字信号光隔调理模块、采集模块以及通信模块；
7.所述数字信号光隔调理模块用于接收各阀门的实际开关信号，并对实际开关信号进行处理得到干净的实际开关信号；
8.所述采集模块包括多个与数字信号光隔调理模块连接的不同采样速率的采集板卡；
9.所述采集板卡用于实时采集数字信号光隔调理模块处理后的实际开关信号，得到实际时序数据，并将实际时序数据通过通信模块传输给时序比对单元；
10.所述时序比对单元包括设置模块、读取模块、查找模块、分段模块、滤除模块、比对模块；
11.所述设置模块用于标准时序的编辑、滤除参数的设置、查找参数的设置、比对参数的设置，并将标准时序和比对参数传输给比对模块，以及将滤除参数、查找参数分别传输给滤除模块、查找模块；
12.所述读取模块用于读取所有阀门的实际时序数据，并将读取的实际时序数据传输给查找模块；
13.所述查找模块根据设置模块中查找参数的设置，查找对应阀门实际时序数据的位置，并指定该位置的时间为零秒时刻，同时以此时间更新实际时序数据的时间，更新后的实际时序数据传输给比对模块；
14.所述滤除模块用于接收采集板卡发送的实际时序数据，并滤除无效数据，将滤除后的实际时序数据传输给分段模块；
15.所述分段模块用于将实际时序数据按照时间段分成数据段，并将数据段传输给比对模块；
16.所述数据段的数据内容包括时间信息、实际时序数据、实际时序数据对应的阀门和指令；
17.所述比对模块用于将更新后的实际时序数据与标准时序进行比对，并输出比对结果。
18.进一步地，所述时序比对单元还包括显示模块；所述显示模块用于时序图的显示、时序数据表的显示、时序比对表的显示、比对结果的显示及接收操作的显示。
19.进一步地，所述数字信号光隔调理模块包括依次连接的输入保护电路、电压比较电路、去抖滤波电路、数字驱动电路、光耦隔离电路、电压转换电路及去抖滤波电路，用于将输入电压经过rc滤波进行比较、去除抖动滤波、光耦隔离后输出，得到干净的信号。
20.一种火箭发动机试验时序自动比对方法，基于前面所述的比对装置，其特殊之处在于，包括以下步骤：
21.1)根据试验要求选择设置参数和标准时序；
22.2)控制器根据标准时序控制各阀门的开关；
23.3)数字信号光隔调理模块接收各阀门的实际开关信号，并对实际开关信号进行处理，得到干净的实际开关信号；
24.4)采集数字信号光隔调理模块处理后的各阀门的开关信号，读取得到各阀门的实际时序数据；
25.5)按照试验要求查找出查找参数里指定的阀门的实际时序数据，并将该实际时序数据对应位置对齐初始时刻，同时更新实际时序数据的时间；
26.6)将查找出的实际时序数据中的无效数据部分滤除；
27.7)将滤除后的实际时序数据按照时间段分成数据段；
28.所述数据段的数据内容包括时间信息、实际时序数据、实际时序数据对应的阀门和指令；
29.8)依据标准时序的时间，将数据段中相同时间下的实际时序数据与标准时序进行依次比对，并输出比对结果。
30.进一步地，还包括步骤9)，将实际时序数据、时序比对结果及接收操作通过图或表进行显示。
31.进一步地，步骤1)具体为：根据试验要求选择设置时序比对过程中的时序数据的参数和标准时序，以及设置滤除数据的时间间隔和允许对比误差设定以及设置查找参数；
32.步骤5)具体为：按照试验要求查找出查找参数里指定的阀门的实际时序数据，将该实际时序数据对应位置的初始时刻设置为零点时刻进行初始时刻对齐，时序序号修正，并更新实际时序数据时间。
33.进一步地，步骤6)具体为：依据试验要求，通过设置的滤除时间间隔和初始时刻时间误差，将查找出的实际时序数据中的无效数据部分滤除。
34.进一步地，步骤7)具体为：将滤除后的实际时序数据集按照时间段分成若干数据段，其中每个数据段中包含若干条时序数据。
35.进一步地，步骤8)具体为：依据标准时序的时间，在实际时序数据中查找相同时间
下的实际时序数据，对比该实际时序数据的内容是否与标准时序相同；对比结果若与标准时序相同则表示本次试验数据正常，若与标准时序不同则表示试验数据异常，可根据比对结果分析数据异常的原因。
36.进一步地，还包括步骤10)，将比对后的正常数据作为有效数据，并保存为标准数据。
37.本发明的有益效果是：
38.1、本发明在时序采集过程中，对开关信号或实际开关信号经过隔离模块处理，减少无效信号对试验的影响，确保得到干净的电压信号，提高试验的精度和准确性。
39.2、本发明将实际时序数据分段进行时序对比，分割的数据段中依然保留包括时间信息、实际时序数据、数据对应的阀门或指令等信息，对于数据量大的时序数据文件能大大降低数据的计算量，为时序数据提供一种高效快速的时序比对方法；
40.3、本发明在时序数据比对前能够滤除一定时间间隔的无效数据和能够对齐初始时刻，防止无效数据影响时序数据比对结果，同时减少整个时序文件大小，从而提高时序文件比对的效率；
41.4、本发明能够将试验过程中的有效数据保存作为标准数据，在时序对比时选择标准时序数据文件，进行时序数据比对，优点在于在试验过程中能够更新标准时序文件，提高时序比对的精度；
42.5、本发明在时序数据比对完成后，将比对的数据显示到时序图以及表格中，对比结果显示清晰，完整，可将表格数据进行保存，查看。
附图说明
43.图1为本发明的时序比对装置中时序比对单元的模块化结构示意图；
44.图2为本发明的时序比对装置的数字信号光隔调理模块结构图；
45.图3为本发明的时序比对装置的数字信号光隔调理模块的原理示意图；
46.图4为本发明的时序比对装置的系统时序图显示界面；
47.图5为本发明的时序比对装置的系统表格显示界面；
48.图6为本发明的时序比对装置的标准时序设置界面。
具体实施方式
49.下面将结合附图对本发明的具体实施的实例进行详细描述。
50.如图1所示，本发明的一种火箭发动机试验时序自动比对装置，包括时序数据采集单元和时序比对单元。
51.时序数据采集单元包括数字信号光隔调理模块、采集模块以及通信模块；数字信号光隔调理模块用于接收阀门的实际开关信号，并对实际开关信号进行处理得到干净的实际开关信号；采集模块包括多个与数字信号光隔调理模块连接的不同采样速率的采集板卡；采集板卡用于实时采集数字信号光隔调理模块处理后的实际开关信号，得到实际时序数据，并将实际时序数据通过通信模块传输给时序比对单元。
52.时序采集部分包括嵌入式采集平台及数字信号光隔调理模块。
53.信号采集模块采用ni compactrio(简称crio)嵌入式测控平台搭建，为保证对开
关信号状态检测的时间精度和准确性。采集模块采用高速数字i/o模块对外部开关信号进行采集并基于fpga芯片进行开关信号跳变的时间计时。采用fpga硬件处理可以将要求快速性和可靠性的算法在fpga纯硬件上进行处理，提高算法执行的快速性和可靠性。
54.数字信号光隔调理模块用于信号处理，数字信号光隔调理模块设计成多通道，通过插入式设计与机箱控制面板连接，光隔前面板具有供电状态指示灯。阀门的实际开关信号通过采集系统的航插连接器连接到数字信号光隔调理模块，然后光隔输出信号连接到采集模块对隔离实际开关信号采集，并将采集的指令通过控制器以太网实时传输给上位监控主机。
55.数字信号光隔调理模块结构图如图2所示，输入侧由输入电压经过rc滤波进入比较器输出后去除抖动滤波，经过数字驱动光耦后输出，得到干净的信号。数字信号隔离原理图如图3所示，12v开关信号或27v实际开关信号，经过输入过压32v保护电路，经一阶滤波器滤除毛刺或峰尖干扰信号，与设定标准电压比较，再去除比较器的振铃信号，得到干净的电压信号并驱动光耦可靠工作，在隔离后端经过两次去抖动，输出到数字采集模块。
56.时序比对单元包括设置模块、读取模块、查找模块、分段模块、滤除模块、比对模块、显示模块。设置模块用于标准时序的编辑、滤除参数的设置、查找参数的设置、比对参数的设置，并将标准时序和比对参数传输给比对模块，以及将滤除参数、查找参数分别传输给滤除模块、查找模块；标准时序为试验中所有阀门的开关时序；读取模块用于读取所有阀门的实际时序数据，并将读取的实际时序数据传输给查找模块；查找模块根据设置模块中查找参数的设置，查找对应阀门的实际时序数据的位置，并指定该位置的时间为零秒时刻，同时以此时间更新实际时序数据的时间，更新后的实际时序数据传输给比对模块；滤除模块用于接收采集板卡发送的实际时序数据，并滤除无效数据，将滤除后的实际时序数据传输给分段模块；分段模块用于将实际时序数据按照时间段分成数据段，并将数据段传输给比对模块；数据段的数据内容包括时间信息、实际时序数据、实际时序数据对应的阀门和指令；比对模块用于将更新后的实际时序数据与标准时序进行比对，并输出比对结果。显示模块用于时序图的显示、时序数据表的显示、时序比对表的显示、比对结果的显示及接收操作的显示。
57.本发明还提供了利用上述比对装置进行时序比对的方法，包括以下步骤：
58.1)根据试验要求选择设置时序比对过程中的时序数据的参数和标准时序，以及设置滤除数据的时间间隔和允许对比误差设定以及设置查找参数。试验采集时序为ms级信号允许有一定误差。
59.2)控制器根据标准时序控制各阀门的开关。
60.3)数字信号光隔调理模块接收各阀门的实际开关信号，并对实际开关信号进行处理，得到干净的实际开关信号。
61.4)采集数字信号光隔调理模块处理后的各阀门的实际开关信号，读取出来得到各阀门的实际时序数据。
62.5)按照试验要求查找出查找参数里指定的阀门的实际时序数据，将该时序数据对应位置的初始时刻设置为零点时刻进行初始时刻对齐，时序序号修正，并更新实际时序数据时间。
63.6)依据试验要求，通过设置的滤除时间间隔和初始时刻时间误差，将查找出的实
际时序数据中的无效数据部分滤除。
64.7)将滤除后的实际时序数据集按照时间段分成若干数据段，其中每个数据段中包含若干条时序数据。
65.所述数据段的数据内容包括时间信息、实际时序数据、实际时序数据对应的阀门和指令；
66.8)依据标准时序的时间，在时序数据中查找相同时间下的实际时序数据，对比该时序数据的内容是否与标准时序相同；对比结果若与标准时序相同则表示本次试验数据正常，若与标准时序不同则表示试验数据异常，可根据比对结果分析数据异常的原因。
67.9)将时序数据、时序比对结果及接收操作通过图或表格进行显示。
68.10)将比对后的正常数据作为有效数据，并保存为标准数据。设置模块可根据标准数据对设置的标准时序进行更新，提高时序比对的精度。
69.如图4和图5所示，为时序比对的显示界面，将标准时序显示到时序图中，将采集实际时序数据和比对后的时序数据显示在时序图和数据表中。
70.如图6所示，图6显示标准时序的配置界面，可以导入新的标准数据和修改标准数据，在标准数据中插入或在标准数据后添加新的数据，完成标准数据配置后进行数据比对，对比结果若与标准时序相同则试验结果正常，系统时序正常，反之结果异常。
71.本实施例提供的一种时序数据对比系统，包括时序采集，数字信号处理，优点在于将时序数据的对比数据分成数据段的形式，同时滤除无效数据，大幅度降低了数据比对的计算量，从而能够快速，高效的完成数据比对。
72.火箭发动机试验时序自动比对装置通过各个模块之间的协作完成对时序数据进行快速，高效的比对。
73.时序采集方法包括：采集完整有效的时序信号需要对数字信号光隔调理模块进行设计和采集板卡选择，数字信号光隔调理模块作用是将开关信号或实际开关信号经过一阶滤波器去除干扰信号再与标准信号比较,去除比较器的振铃信号得到干净的开关信号或实际开关信号；采集板卡根据要求选取不同采样速率的板卡，满足试验采集指令的要求。其中，振铃信号表示信号在传输过程中感受到阻抗的变化，就会发生信号的反射，这个信号可能是驱动端发出的信号也可能是远端负载反射回来的反射信号，信号在驱动端和远端负载之间多次反射，其结果就是产生振铃信号，产生的这种信号会严重干扰信号的接受，产生逻辑错误，必须减小或消除。
74.本方法设计优点在于时序比对能够设置合适的时序数据比对条件，方式灵活多样，为在时序数据比对过程中提供更多可能。