挑戰(zhàn)

　　火工品試驗(yàn)具有一定的危險(xiǎn)性，因此，對系統(tǒng)的發(fā)火控制部分提出了很高的要求，點(diǎn)火控制器必須具有高可靠性，保證每次試驗(yàn)的可靠發(fā)火，同時(shí)，繼電器的接觸觸電電阻要很小，不能影響產(chǎn)品發(fā)火性能;

　　——火工品輸出性能測試屬于瞬態(tài)測試，信號(hào)變化比較快，需要配置高速同步數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行快速記錄數(shù)據(jù);

　　——火工品試驗(yàn)屬于不可重復(fù)的試驗(yàn)，需要高可靠性的數(shù)據(jù)采集卡，保證每次試驗(yàn)的成功;

　　——火工品輸出性能參數(shù)比較多，針對不同的產(chǎn)品性能，使用不同的傳感器，需要配置靈活可變的信號(hào)調(diào)理模塊;

　　——火工品試驗(yàn)需要時(shí)同步觸發(fā)高速攝影機(jī)，因此要求采集卡具有TRIG IO接口去觸發(fā)外圍其他設(shè)備。

　　解決方案

　　以火工品多態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)為背景，通過了解和調(diào)研火工品輸出性能參數(shù)的信號(hào)特點(diǎn)和常用的測試方法，分析和總結(jié)出準(zhǔn)確測試火工品輸出性能的儀器性能指標(biāo)，選配了合適的壓力、溫度、推力等傳感器、信號(hào)調(diào)理器、凌華PCI-9846D高速數(shù)據(jù)采集卡工控機(jī)等硬件設(shè)備，并根據(jù)用戶要求設(shè)計(jì)出點(diǎn)火控制器，使系統(tǒng)不僅具備自檢功能，提高了操作者進(jìn)行發(fā)火試驗(yàn)的安全性，而且能夠?qū)崿F(xiàn)手/自動(dòng)發(fā)火方式切換。采用LabVIEW軟件開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)出一套火工品多態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與分析軟件，系統(tǒng)具有程控設(shè)置信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集與分析處理、數(shù)據(jù)保存、回放、生成報(bào)告等功能。

　　火工品是裝有火藥或者炸藥，受到外界刺激后產(chǎn)生燃燒或爆炸，以引燃火藥、引爆炸藥或做機(jī)械功的一次性使用的元器件和裝置的總稱。它常用于引燃火藥、引爆炸藥，還可作為小型驅(qū)動(dòng)裝置，用以快速打開活門、解除保險(xiǎn)及火箭級間分離等。

　　根據(jù)民用爆破器材術(shù)語GB\T 4659-2003規(guī)定，火工品一般有以下幾種分類方法[1]。

　　火工品按輸出特性可分為引燃火工品、引爆火工品、其他火工品三大類，詳見表1。

　　表1 火工品按輸出特性分類表

　　火工品按結(jié)構(gòu)的狀況可分為簡單火工品和復(fù)雜火工品兩大類。

　　火工品可以分為機(jī)械能激發(fā)、熱能激發(fā)、電能激發(fā)、光能激發(fā)、化學(xué)能激發(fā)、爆轟能激發(fā)六大輸入激發(fā)能形式。從火工品輸入激發(fā)能形式進(jìn)行分類，詳見表2。

　　表2 火工品按輸入能源特性分類表

　　火工品的輸出性能參數(shù)有很多，包括壓力、推力、溫度、沖擊加速度、位移、作用時(shí)間、橋路熔斷時(shí)間、延期時(shí)間等。這些性能參數(shù)的獲取方法是通過給被測試火工品提供足夠的電壓和電流去激發(fā)火工品作用，同時(shí)記錄下火工品輸出的各種參數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)用一套設(shè)備對多種火工品的多項(xiàng)性能進(jìn)行測試，更好、更充分的利用測試系統(tǒng)，因此有必要設(shè)計(jì)一種適用于多種火工品性能檢測的綜合測試系統(tǒng)。這樣就可以在一次試驗(yàn)過程中獲得產(chǎn)品輸出性能的多個(gè)參數(shù)值，為產(chǎn)品性能設(shè)計(jì)和作用機(jī)理研究提供了豐富的信息量，對提高火工品設(shè)計(jì)質(zhì)量和降低研制成本具有重要的參考價(jià)值[2]。

　　面臨問題

　　火工品試驗(yàn)具有一定的危險(xiǎn)性，因此，對系統(tǒng)的發(fā)火控制部分提出了很高的要求，點(diǎn)火控制器必須具有高可靠性，保證每次試驗(yàn)的可靠發(fā)火，同時(shí)，繼電器的接觸觸電電阻要很小，不能影響產(chǎn)品發(fā)火性能;

　　——火工品輸出性能測試屬于瞬態(tài)測試，信號(hào)變化比較快，需要配置高速同步數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行快速記錄數(shù)據(jù);

　　——火工品試驗(yàn)屬于不可重復(fù)的試驗(yàn)，需要高可靠性的數(shù)據(jù)采集卡，保證每次試驗(yàn)的成功;

　　——火工品輸出性能參數(shù)比較多，針對不同的產(chǎn)品性能，使用不同的傳感器，需要配置靈活可變的信號(hào)調(diào)理模塊;

　　——火工品試驗(yàn)需要時(shí)同步觸發(fā)高速攝影機(jī)，因此要求采集卡具有TRIG IO接口去觸發(fā)外圍其他設(shè)備。

　　解決方案

　　根據(jù)需要搭建測試系統(tǒng)的要求，經(jīng)過對市場上相關(guān)產(chǎn)品的調(diào)研，選擇以DEWETRON公司的信號(hào)調(diào)理模塊和凌華公司的PCI-9846D高速數(shù)據(jù)采集卡基礎(chǔ)，并自制點(diǎn)火控制器快速開發(fā)出了適合多種火工品試驗(yàn)的儀器。

　　圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　本系統(tǒng)由傳感器、信號(hào)調(diào)理器、工控機(jī)、點(diǎn)火控制器等設(shè)備組成。工作過程如下：當(dāng)工控機(jī)通過USB口控制點(diǎn)火控制器閉合繼電器時(shí)，火工品就處于發(fā)火狀態(tài)，此時(shí)，產(chǎn)品橋絲會(huì)在瞬間熔斷產(chǎn)生一個(gè)短脈沖電壓信號(hào)，即橋絲熔斷信號(hào)和產(chǎn)品作用的壓力或者推力等信號(hào)。用不同的傳感器去測試相應(yīng)的物理信號(hào)，傳感器輸出微弱的電壓或電荷信號(hào)到信號(hào)調(diào)理器，信號(hào)調(diào)理器利用放大器將微弱信號(hào)放大到5V，并濾除高頻信號(hào)，放大器的放大倍數(shù)和濾波頻率由工控機(jī)通過RS-485總線進(jìn)行控制設(shè)置。經(jīng)過調(diào)理后的信號(hào)就可以用采集卡進(jìn)行讀取，而信號(hào)變化速度非常快，所以采用高速卡進(jìn)行測量。測試完畢后，就可以在本系統(tǒng)軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析、保存數(shù)據(jù)、生成報(bào)告的操作。