火箭橇试验动态点火信号监测方法

陈亚奇，王艳艳，白　蕾，孙　浩

(中国兵器工业试验测试研究院，陕西 华阴　714200)



火箭橇试验动态点火信号监测方法

陈亚奇，王艳艳，白蕾，孙浩

(中国兵器工业试验测试研究院，陕西 华阴714200)

摘要：以火箭橇的试验环境为背景，对火箭橇试验过程中动态点火信号的实时监测进行了研究，通过对接触式和非接触式为代表的多种测试方法进行对比，选取了一种非接触式高精度和高可靠性的动态点火信号实时监测方法，进行了实验室验证和现场试验验证，证明了该方法的可行性。

关键词：动态点火信号监测；非接触式；试验验证

火箭橇试验是在专用的滑轨上，利用火箭发动机推动橇体高速运动以获取数据的一种动态试验系统。可以用于对飞行器部件、设备进行高加速度、高气流作用和一些特殊环境的综合性考核，也可以用于战斗部的侵彻、安全性考核等试验。在一些火箭橇试验中，被试品或者橇体需要在一些特定速度段进行一系列动作，如产品的头罩分离、弹翼展开、子弹抛撒、点火等，每一个动作能否完成都会决定试验的成败。因此，在火箭橇试验过程中对产品的头罩分离、弹翼展开、子弹抛撒、点火等动态信号进行实时检测是十分重要的。

1火箭橇试验的动态控制

在火箭橇试验中使被试品产生头罩分离、弹翼展开、子弹抛撒等点火动作的主要方式，是在橇体两端布设两个电路接线端子，一端为‘+’，一端为‘-’，被试火工品的正负极分别与对应接线端连接。同时，在轨道指定位置的轨道两侧布设铜网，铜网连接放置在地面的电源。当橇体经过铜网位置时，橇体的接线端子接触铜网，被试火工品加电，从而使其动作，铜网连接的地面电源选取可根据试验情况确定，保证火工品的点火时间和点火电流。布设示意图如图1。

图1　铜网布设示意图

2测试需求分析

根据以上情况所述，由于该测试系统是在橇体运行环境下使用，因此，对测试系统的设计提出了以下几方面的需求：

1)应能够抗足够的振动和冲击(要求各部分有相应的封装和减振措施)；

2)不能影响被试品工作；

3)测试设备自带电源并且体积不能过大；

4)测试设备具有足够快的响应时间。

3系统设计

根据测试需要，可采用接触式和非接触式两类测试方法，由于被测电压可达到12～24 V，一般数据记录设备的输入电压范围很难满足，因此采用接触式测试方法必须对被测电压进行衰减或调理。接触式可用电阻分压方式和光耦隔离方式。如图2(a)、图2(b)所示。

图2(a)中通过电阻分压至合适电压用于后端记录，因此测试电压和被测电压间呈一定的比例关系，其优点是可以直观的看到被测电压随时间的变化，有利于事后分析。缺点是电阻分压方式在分压的同时对点火电源增加了一定负载，同时后端测试设备和点火电源共地，设备干扰可能会直接传送到点火端口，对点火造成一定的影响。

图2(b)中光耦隔离方式通过光电耦合电路来测量被测电压，当输入端电压高于设定值时，光耦导通，输出端的输出电压近似于VCC。采用光电耦合方式的优点是输出端与输入端隔离，避免了采集电路对点火电路的干扰，缺点是输出端为特定值，因此只能看出点火线路是否加电，不能监控整个点火过程。

针对以上两种方法的缺点与不足，选取非接触式测试方法进行点火过程检测，非接触式测试的核心传感元件是霍尔传感器。霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，其原理是载流体中的电流方向与磁场方向不相同时，则在此载流体中平行于由电流方向和磁场方向所组成的平面上将产生电势，该电势差与通过载流体中的电流成正比，经转换电路可变换成适应后端采集的电压输出[1-2]。霍尔传感器具有结构坚固、体积小、安装方便、功耗小，不与被测物接触等特点，尤其是对于大电流的检测特别适用[3-5]。其电路连接示意图如图2(c)所示。由于霍尔传感器测量在物理上与被测电路隔离，因此不会对被测电路的工作造成影响。并且转换电路可根据需要适当调整，使得后端采集更加灵活方便[6-9]。

由于该测试系统是在橇体运行环境下使用，因此各部分应采取相应的封装和减振措施。霍尔直流电流传感器安装方式是直插形式，首先通过焊接的方式将其焊接在设计的电路板上，然后对其经过一定封装后，通过螺纹孔的方式固定在专门设计的转接件上，转接件通过减振方式可靠的安装到橇体的相应部位。数据记录仪是经过环氧树脂等灌封后的测试体，由压条等方式安装减振。霍尔传感器在选型上应保证测试量程满足被测电流要求、相应时间足够快，目前选取的霍尔传感器为HDC型，该传感器的响应频率可达到200 kHz，能满足火箭橇试验测试需求。

图2　电路示意图

4系统验证

4.1实验室验证

在试验室对霍尔传感器构成的非接触式测试系统进行检测，预设电流为5 A，用变阻器充当负载，用霍尔器件测试回路中的电流，用数据采集系统进行记录。测试结果如表1所示。

表1　测试结果

由表1的数据可以看出，用霍尔传感器测试回路中的电流准确度较高，精度可达1%。

4.2试验验证

对于某型火箭橇试验，采用霍尔传感器对点火线路工作过程进行检测。预设铜网之间电压为12 V，点火时通过点火电流为10A，试验中各设备工作正常。试验测试曲线如图3所示。

从图3可以看出，两次点火时间分别在2.114 s和2.237 s，点火电流最大约为11 A，与试验设计基本相符。同时由于点火时橇体处于高速运动中，点火电压的加载并不稳定，存在断续现象。

图3　试验测试曲线

5结束语

针对火箭橇试验中动态电流的检测需求，介绍了接触式测试和非接触式测试两种检测方法，并通过电路对比，数据对比，得出了霍尔传感器构成的非接触式测试方法在火箭橇试验动态电流检测中的应用优势。

参考文献：

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[2]饶益花.霍尔传感器及其在物理实验中的应用[J].物理与工程,2004,14(4):1-3.

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(责任编辑周江川)

本文引用格式：陈亚奇，王艳艳，白蕾，等.火箭橇试验动态点火信号监测方法[J].兵器装备工程学报，2016(5):74-76.

Citation format:CHEN Ya-qi,WANG Yan-yan,BAI Lei,et al.Method of Dynamic Ignition Signal Detection for Rocket Sled Test[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2016(5):74-76.

Method of Dynamic Ignition Signal Detection for Rocket Sled Test

CHEN Ya-qi,WANG Yan-yan,BAI Lei,SUN Hao

(Test & Measuring Academy of Norinco.Group,Huayin 714200,China)

Abstract:With the research background concentrated on the rocket sled test environment,this paper mainly revolved around the real-time monitoring of dynamic ignition signal in rocket sled testing.Here,firstly a variety of test methods of contact type and non-contact type were compared.Then，a kind of non-contact testing method with high precision and high reliability was analyzed.In the end，the laboratory test and field test were carried on.The results can prove the feasibility of the method.

Key words:dynamic ignition signal detection; non-contact; test validation

doi:【装备理论与装备技术】10.11809/scbgxb2016.05.018

收稿日期：2015-11-07；修回日期：2015-12-12

作者简介：陈亚奇(1985—),男,工程师,主要从事武器动态测试研究。

中图分类号：TJ013

文献标识码：A

文章编号：2096-2304(2016)05-0074-03