基于信號調(diào)理的火炮溫度參量測試裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測試裝置，具體涉及一種基于信號調(diào)理的火炮溫度參量測試裝 置。還涉及采用這種溫度參量測試裝置測試火炮溫度參量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 火炮溫度參量，是指火炮發(fā)射時在一定區(qū)域內(nèi)溫度值的大小及分布。目前，是采用 接觸式測試法，在火炮一定區(qū)域內(nèi)布設(shè)多個溫度傳感器，對溫度參量進行測試。由于溫度傳 感器的輸出信號很微弱，通常為mV級，且信號中還混雜有干擾噪聲，難以遠距離傳輸及數(shù) 據(jù)處理。信號調(diào)理是把來自傳感器的模擬信號變換為用于數(shù)據(jù)采集、控制過程等數(shù)字信號 的過程，其目的是便于信號的傳輸與處理。信號調(diào)理技術(shù)一般包括放大、衰減、濾波、隔離、 激勵、自動識別、冷端補償?shù)取?br>[0003] 參照圖1和圖2?，F(xiàn)有接觸式火炮溫度參量測試裝置，包括溫度傳感器、補償導(dǎo)線 和四通道數(shù)字示波器。溫度傳感器的輸出接補償導(dǎo)線的一端，補償導(dǎo)線的另一端接四通道 數(shù)字示波器的輸入端。溫度傳感器將被測溫度信號轉(zhuǎn)換為微弱的電信號，補償導(dǎo)線實現(xiàn)所 匹配溫度傳感器與四通道數(shù)字示波器的連接、以及溫度信號的傳輸，四通道數(shù)字示波器實 現(xiàn)對多個溫度信號的采集、存儲和處理。
[0004] 從圖2可以看出，在某項溫度測試中，溫度傳感器輸出的電壓信號很微弱，持續(xù)時 間為I. 950s、電壓幅值為2. 260mV，由于沒有對微弱信號的濾波、隔離等信號調(diào)理功能，在 測得信號上疊加了約ImV的干擾，測試干擾較大。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于：一是無濾波功能、測試干擾較低大。溫度傳感器輸出 的是微弱的電壓信號，易被周圍環(huán)境噪聲所淹沒，且不易遠距離傳輸，須采用信號調(diào)理技術(shù) 對該信號進行低通濾波等，以提高測試抗干擾能力，一般要求低通濾波器的頻率檔級多且 程控可調(diào)。二是測量下限高、測試靈敏度低。為了測量mV級微弱信號，要求測試設(shè)備的測 量下限較低，一般為±〇. 5mV;現(xiàn)有技術(shù)不波器測量下限為±4mV，在對微弱變化量測量與 顯示時，測試靈敏度低。三是測試精度低、測試通道少。在溫度參量測試中，由于采用溫度 傳感器數(shù)量較多，每個溫度傳感器的輸出變化量又較小，因此，要求數(shù)據(jù)采集設(shè)備具有多通 道、高精度、高分辨率的測試能力?，F(xiàn)有技術(shù)采用的數(shù)字示波器，單臺通道數(shù)為4個，直流精 度為讀數(shù)的±1. 5%，A/D分辨率為llbit，無法滿足多通道、高精度、高分辨率的溫度測試 需求。四是無輸入隔離、自動識別、自動補償?shù)日{(diào)理功能?，F(xiàn)有技術(shù)通道與通道之間為共地 線輸入，非隔離輸入，由于測試噪聲源主要來自共地線噪聲，因此，測試抗干擾能力差。同時 測量方式只有電壓測量，不能自動識別溫度傳感器，不能進行溫度信號的測量、顯示、冷端 自動補償?shù)取?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服現(xiàn)有接觸式火炮溫度參量測試裝置抗干擾能力差的不足，本發(fā)明提供一 種基于信號調(diào)理的火炮溫度參量測試裝置，該裝置包括溫度傳感器和補償導(dǎo)線，還包括溫 度適配器、多功能信號調(diào)理模塊和十六通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。溫度傳感器通過補償導(dǎo)線與溫 度適配器電連接，溫度適配器的輸出端接多功能信號調(diào)理模塊的輸入端，多功能信號調(diào)理 模塊的輸出端接十六通道高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，溫度傳感器將被測溫度信號轉(zhuǎn)換為微弱的電 信號，通過補償導(dǎo)線輸入溫度適配器，經(jīng)過溫度適配器的信號送入多功能信號調(diào)理模塊，經(jīng) 過隔離、濾波調(diào)理的信號送入十六通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行處理。多功能信號調(diào)理模塊，實 現(xiàn)對被測信號的隔離、濾波等調(diào)理，提高了抗干擾能力，同時提高直流精度由1. 5%讀數(shù)至 0. 05 %讀數(shù)+0. 02 %量程，提高了測試精度。
[0007] 本發(fā)明還提供采用上述溫度參量測試裝置測試火炮溫度參量的方法。
[0008] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于信號調(diào)理的火炮溫度參 量測試裝置，包括溫度傳感器和補償導(dǎo)線，其特點是還包括溫度適配器、多功能信號調(diào)理模 塊和十六通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。溫度傳感器通過補償導(dǎo)線與溫度適配器電連接，溫度適配器 的輸出端接多功能信號調(diào)理模塊的輸入端，多功能信號調(diào)理模塊的輸出端接十六通道高速 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，溫度傳感器將被測溫度信號轉(zhuǎn)換為微弱的電信號，通過補償導(dǎo)線輸入溫度 適配器，經(jīng)過溫度適配器的信號送入多功能信號調(diào)理模塊，經(jīng)過隔離、濾波調(diào)理的信號送入 十六通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行處理。
[0009] -種采用上述溫度參量測試裝置測試火炮溫度參量的方法，其特點是采用以下步 驟：
[0010] 步驟一，調(diào)節(jié)各裝置的參數(shù)。
[0011] 1)溫度傳感器分度號K，靈敏度0.041mV/°C，測量范圍-40°c~816°C，測量精度 ±0.75%。2)補償導(dǎo)線分度號K，單根長度60m。3)溫度適配器模塊化連接，具有K型、S 型熱電偶端口自動識別、熱電偶冷端補償?shù)裙δ堋?)多功能信號調(diào)理模塊測量帶寬DC~ 2MHz、-3dB，電壓輸入范圍±0. 5mV~±10V，14個量程程控選擇。低通濾波器IOOHz~ IMHz，9個量程程控選擇，直流精度0. 05 %讀數(shù)+0. 02 %量程，隔離電壓± 350VDC，接口型式 9針D-SUB。5)十六通道高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣率IMHz/CH，A/D分辨率16bit。
[0012] 步驟二，測試裝置聯(lián)接和參數(shù)設(shè)置。
[0013] 溫度傳感器通過補償導(dǎo)線與溫度適配器電連接，溫度適配器的輸出端接多功能信 號調(diào)理模塊的輸入端，多功能信號調(diào)理模塊的輸出端接十六通道高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0014] 上述溫度傳感器、補償導(dǎo)線等參數(shù)固定，溫度適配器具有端口自動識別、冷端自動 補償功能，均不需用進行參數(shù)設(shè)置。
[0015] 多功能信號調(diào)理模塊、十六通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)置如下：1)開機啟動并通過自 檢。進入軟件設(shè)置主界面。2)設(shè)置采樣率為IMHz/ch。3)進行電壓測量方式的通道啟用、 電壓范圍、低通濾波、直流耦合、偏置比例等通道設(shè)置。4)進行溫度測量方式的通道啟用、溫 度范圍、低通濾波等通道設(shè)置。
[0016] 步驟二，溫度彳目號米集和存儲。
[0017] 火炮發(fā)射前，點擊測量圖標、記錄儀圖標開始溫度初始值監(jiān)測，如果初始值正常， 點擊存儲圖標，輸入文件名001，使處于觸發(fā)等待狀態(tài)。
[0018] 在火炮射擊時，點擊確認圖標，系統(tǒng)將自動進行信號采集。
[0019] 在火炮射擊結(jié)束后，點擊停止鍵，采集停止，系統(tǒng)在屏幕上將自動顯示所測得的信 號，并將以上信號自動存儲為文件名001。
[0020] 步驟四，溫度信號調(diào)用、顯示、測量和計算。
[0021] 信號調(diào)用：點擊分析圖標，查找、選擇、調(diào)用、顯示001文件在屏幕上。
[0022] 量程顯示：顯示電壓信號量程下限為-0. 5mV、量程上限為3. 5mV，顯示溫度信號量 程下限為〇°C、量程上限為120°C。
[0023] 信號測量：采用光標、或鼠標測量波形上兩個關(guān)注點的電壓差值、溫度差值，測量 結(jié)果自動顯示在屏幕上。
[0024] 結(jié)果計算：電壓方式輸出的測量值，溫度測量結(jié)果等于電壓差值除以溫度傳感器 的靈敏度再加上溫度起始值。對于溫度方式輸出的測量值，溫度測量結(jié)果等于溫度差值加 上溫度起始值。
[0025] 本發(fā)明的有益效果是：該裝置包括溫度傳感器和補償導(dǎo)線，還包括溫度信號適配 器、多功能信號調(diào)理模塊和十六通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。溫度傳感器通過補償導(dǎo)線與溫度適配 器電連接，溫度適配器的輸出端接多功能信號調(diào)理模塊的輸入端，多功能信號調(diào)理模塊的 輸出端接十六通道高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，溫度傳感器將被測溫度信號轉(zhuǎn)換為微弱的電信號