专利名称：一种火工品低压测试电路及测试方法
技术领域：
本发明涉及一种利用精密电阻对火工品通路进行低压测试的设计方法及电路，属于武器系统弹上设备机内测试(BIT)领域。
背景技术：
在导弹、运载火箭的测试过程中，火工品的测试是一个关键测试项目。火工品测试分低压测试和高压测试两个部分，在战术武器中一般只进行高压测试，即火工品的控制回路测试，在战略武器或运载火箭中火工品的高、低压测试都要进行。低压测试能够对火工品的通断、电阻变化等性能进行测试，火工品断路会造成火工品不能正常引爆；火工品电阻阻值的增大则会造成控制电流减�。锊坏接行Чぷ鞯缌鳎贾禄鸸て凡荒苷Ｒ�。因此火工品的低压测试对于导弹、运载火箭具有重要的意义。
目前火工品低压测试方法普遍采用电流源的方法，这种测试方法能够测试出火工品的断路故障，不能测试出桥丝阻值的小范围变化，尤其在双桥丝并联使用的情况下，测试单桥丝的故障较为困难。同时每套产品需要现场调整的电路参数较多，测试电路较为繁琐。发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种简单、可靠的火工品低压测试电路及测试方法。
本发明的技术解决方案是一种火工品低压测试电路，包括双桥丝火工品电阻 Rl、R2、火工品限流电阻R3、R4、检测电阻R5、R6、R7、限流电阻R8、R9 ；火工品限流电阻R3与双桥丝火工品电阻Rl串联，火工品限流电阻R4与双桥丝火工品电阻R2串联，上述两组串联电阻并联后，两端分别分成两路，一路分别通过开关K5、K6接入火工品高压控制回路，另一路分别连接开关K1、K4 ；开关Κ2、Κ3的一端分别接入火工品限流电阻R3与双桥丝火工品电阻Rl的公共端、火工品限流电阻R4与双桥丝火工品电阻R2的公共端；开关Κ2、Κ3的另一端接仪用放大器A3的一个输入端，仪用放大器A3的另一输入端接入开关Κ4与检测电阻 R7的公共端；开关Κ4的另一端串联检测电阻R7、限流电阻R8后接测试激励电压；仪用放大器Α4接入检测电阻R7的两端；开关Kl依次串联检测电阻R5、R6、限流电阻R9后接地，仪用放大器Al、仪用放大器Α2的输入端分别并联在检测电阻R6、R5的两端，仪用放大器Al、 Α2、Α3、Α4的输出端分别串联一阶滤波器F1、F2、F3、F4，一阶滤波器F3的输出接入比较器 Dl、D2、D3的一个比较输入端，将一阶滤波器Fl、F2、F4的输出接入比较器Dl、D2、D3的另一个比较输入端，比较器D1、D2、D3的输出接入CPLD进行信号判决。
一种火工品低压测试方法，步骤如下
(1)断开火工品高压控制回路，在权利要求1所述的低压测试电路中施加测试激励电压；
(2)将双桥丝火工品电阻R1、R2上的低压差分信号先通过仪用放大器转换为单端输出信号，并放大输出到滤波器，滤波器将信号滤波后输出比较电压证；
(3)将检测电阻R5、R6、R7上的低压差分信号放大转换、滤波之后产生三个基准比较电压 U0. 3、U0. 8、U2. 0 ；
(4)通过三个比较器将Ub分别与U0. 3、U0. 8、U2. 0进行比较。
(5)通过比较结果判断当前火工品的状态，具体为
(5. 1)当Wd < U0. 3时，表明双桥丝火工品电阻Rl或者R2出现短路现象；
(5.2)当U2.0> Ub > U0. 8时，表明双桥丝火工品电阻Rl或者R2电阻增大，但没有断路现象；
(5. 3)当Wd > U2. 0时，表明双桥丝火工品电阻Rl或者R2出现断路现象或电阻变大到无法正常工作的程度。
所述的测试激励电压的电压值使该电压在测试电路中产生的电流不大于测试电路的安全测试电流。
本发明与现有技术相比有益效果为
(1)目前普遍采用的火工品低压测试电路是基于电流源的，电路设计的复杂度较高，实际使用中需要在线调整一些电路参数，使用起来不方便。相比而言，本发明的测试电路简单、可靠，使用的元器件数目少，测试回路不需要注入精确的电流，电路没有需要调整的参数，判决方法简单。
(2)就测试安全性来说，本发明的测试电路很容易将测试回路的电流控制在安全范围以内(小于200mA)。即使测试回路中的任何一个电阻出现短路故障，测试回路中电流都不会大于200mA，提高了测试电路的安全性。
(3)本项目采用基于精密电阻的火工品低压测试方法，测试回路由精密电阻组成， 测试精度能够达到0. 1 Ω。在双桥丝使用情况下，能够判断出桥丝断路、短路、阻值增大等故障。
图1为本发明电路图2为本明方法示意图。
具体实施方式
如附图1所示，火工品低压测试电路，是一个由双桥丝火工品电阻Rl、R2、火工品限流电阻1 3、1 4、检测电阻1 5、1 6、1 7(采用精度不低于士0. 1 %的精密电阻)、限流电阻R8、 R9组成的纯阻性电路。开关k5、K6用于隔断火工品高压控制回路，开关K1-K4用于连通低压测试电路。通过仪用放大器分别将双桥丝火工品电阻、检测电阻上产生的低压差分信号放大并转换为单端输出电压信号，然后将4路单端输出电压信号分别进行滤波处理，分别产生火工品比较电压诎以及三个基准比较电压U0.3、U0.8、U2.0，3个比较器的处理结果输入CPLD (复杂可编程逻辑器件)进行逻辑判断。
整个测试电路是一个串联结构，流过双桥丝火工品电阻(并联桥丝)的电流与流过检测电阻的电流相等，因此通过采样精密检测电阻和双桥丝火工品电阻上的电压并进行比较，可间接反映出双桥丝火工品电阻与检测电阻阻值之间的差异，从而获得双桥丝火工品电阻的变化情况。附图1中的高压控制回路为正常火工品的工作回路，在进行低压测试时，应断开k5、K6开关。在火工品工作状态，应通过断开K1-K4开关，切断低压测试电路。 低压测试电路的具体连接关系表述如下
火工品限流电阻R3与双桥丝火工品电阻Rl串联，火工品限流电阻R4与双桥丝火工品电阻R2串联，上述两组串联电阻并联后，两端分别分成两路，一路分别通过开关K5、K6 接入火工品高压控制回路，另一路分别连接开关ΚΙ、Κ4 ；开关Κ2、Κ3的一端分别接入火工品限流电阻R3与双桥丝火工品电阻Rl的公共端、火工品限流电阻R4与双桥丝火工品电阻 R2的公共端；开关Κ2、Κ3的另一端接仪用放大器A3的一个输入端，仪用放大器A3的另一输入端接入开关Κ4与检测电阻R7的公共端；开关Κ4的另一端串联检测电阻R7、限流电阻 R8后接测试激励电压；仪用放大器Α4接入检测电阻R7的两端；开关Kl依次串联检测电阻 R5、R6、限流电阻R9后接地，仪用放大器Al、仪用放大器Α2的输入端分别并联在检测电阻 R6、R5的两端，仪用放大器Al、Α2、A3、Α4的输出端分别串联一阶滤波器Fl、F2、F3、F4，一阶滤波器F3的输出接入比较器Dl、D2、D3的一个比较输入端，将一阶滤波器Fl、F2、F4的输出接入比较器Dl、D2、D3的另一个比较输入端，比较器Dl、D2、D3的输出接入CPLD进行信号判决。
如图2所示，一种基于精密电阻的火工品低压测试方法，步骤如下
(1)断开火工品高压控制回路，在上述低压测试电路中施加测试激励电压，该测试激励电压的值使该电压在测试电路中产生的电流不大于安全测试电流；例如在测试回路中施加IV的电压激励，在测试回路中产生IOOmA左右的电流。
(2)将双桥丝火工品电阻R1、R2上的低压差分信号先通过仪用放大器转换为单端输出信号，并放大输出到滤波器，滤波器将信号滤波后输出比较电压Ub ；
(3)将检测电阻R5、R6、R7上的低压差分信号放大转换、滤波之后产生三个基准比较电压 U0. 3、U0. 8、U2. 0 ；
(4)通过三个比较器将Ub分别与U0. 3、U0. 8、U2. 0进行比较。
(5)通过比较结果判断当前火工品的状态。
具体如何利用上述低压测试电路及测试方法进行测试可以采用下列步骤
第一步确定火工品低压测试的检测项目
(1)检测出任意一个火工品的断路故障；
(2)检测出任意一个火工品的短路故障；
(3)检测出任意一个火工品的阻值增大一倍以上的故障。
第二步针对以上测试项目选取相应的精密电阻和相应的限流电阻
(1)已知条件目前使用的钝感火工品的阻值为1Ω (附图1中R1、R2)，正常工作时限流电阻为2Ω (附图1中R3、R4)；
(2)当火工品的阻值减小为0.5 Ω以下时，即可认为发生短路故障，用于短路检测的精密电阻R5的阻值计算如下
■先假定并联桥丝的一个火工品Rl正常，另一个火工品R2的阻值小于等于 0. 5 Ω，且流过精密电阻R5的电流为I，流过R2的电流为11，则R2上的电压U2为
IlX (R2+R4) = (I-Il) X (R1+R3) => Il = (3/5. 5) XI
U2 = R2XI1 = 0. 271
因此可以选取精密电阻R5的阻值为0. 3Ω，则R5的电压TO为0. 31。在实际应用中，通过比较U2、TO的大�。绻鸗O > U2，则认为火工品R2发生短路故障；
■再假定两个火工品的阻值都小于等于0. 5 Ω，且流过精密电阻R5的电流为I，流过R2的电流为II，则R1、R2上的电压U1、U2为
IlX (R2+R4) = (I-Il) X (R1+R3) => Il = (1/2) XI
Ul = U2 = R2XI1 = 0. 251 < U5 = 0. 31
因此如果检测到U5 > U2和U5 > Ul，则认为火工品Rl、R2发生短路故障；
(3)当火工品的阻值增大到2 Ω以上时，即可认为出现火工品的阻值增大一倍以上的故障，用于检测该故障的精密电阻R6的阻值计算如下
■先假定并联桥丝的一个火工品Rl正常，另一个火工品R2的阻值增大为2 Ω，且流过精密电阻R6的电流为I，流过R2的电流为11，则R2上的电压U2为
IlX (R2+R4) = (I-Il) X (R1+R3) => Il = (3/7) XI
U2 = R2XI1 = 0. 851
因此可以选取精密电阻R6的阻值为0.8 Ω，则R6的电压TO为0.81。在实际应用中，通过比较U2、U6的大�。绻鸘2 > U6，则可以认为火工品R2上发生了阻值增大一倍以上的故障；
■再假定两个火工品的阻值都增大为2 Ω，且流过精密电阻R6的电流为I，流过R2 的电流为II，则R1、R2上的电压U1、U2为
IlX (R2+R4) = (I-Il) X (R1+R3) => Il = (1/2) XI
Ul = U2 = R2XI1 = IXI > U6 = 0. 81
因此如果检测到Ul > U6和U2 > U6，则认为火工品Rl、R2发生阻值增大一倍以上的故障；
(4)当火工品出现断路故障时，用于检测该故障的精密电阻R7的阻值计算如下
■先假定并联桥丝的一个火工品Rl正常，另一个火工品R2断路，且流过精密电阻 R7的电流为I，由于R2断路，则流过Rl的电流也为I，则R1、R2上的电压U1、U2为
Ul = IXRl = I
U2 = IX (R1+R3) = 31
因此可以选取精密电阻R7的阻值为2 Ω，则R7的电压U7为21。在实际应用中， 比较U1、U2、U7的大�。绻鸘2 > U7 > Ul，则可以认为火工品R2出现了断路故障；
■再假定两个火工品都出现了断路故障，则整个测试回路出现断路，U1、U2的电压等于测试回路的激励电压IV，U7为0V，同时出现U2 > U7和Ul > U7，则可以认为火工品 R1、R2出现了断路故障；
第三步计算测试回路的限流电阻R8、R9的阻值
(1)已知条件测试回路的激励电压为IV，测试回路的电流IOOmA ；
(2)在火工品正常的情况下
权利要求
1.一种火工品低压测试电路，其特征在于包括双桥丝火工品电阻R1、R2、火工品限流电阻R3、R4、检测电阻R5、R6、R7、限流电阻R8、R9 ；火工品限流电阻R3与双桥丝火工品电阻Rl串联，火工品限流电阻R4与双桥丝火工品电阻R2串联，上述两组串联电阻并联后，两端分别分成两路，一路分别通过开关K5、K6接入火工品高压控制回路，另一路分别连接开关Κ1、Κ4 ；开关Κ2、Κ3的一端分别接入火工品限流电阻R3与双桥丝火工品电阻Rl的公共端、火工品限流电阻R4与双桥丝火工品电阻R2的公共端；开关Κ2、Κ3的另一端接仪用放大器A3的一个输入端，仪用放大器A3的另一输入端接入开关Κ4与检测电阻R7的公共端；开关Κ4的另一端串联检测电阻R7、限流电阻R8后接测试激励电压；仪用放大器Α4接入检测电阻R7的两端；开关Kl依次串联检测电阻R5、R6、限流电阻R9后接地，仪用放大器Al、仪用放大器A2的输入端分别并联在检测电阻R6、R5的两端，仪用放大器Al、A2、A3、A4的输出端分别串联一阶滤波器F1、F2、F3、F4，一阶滤波器F3的输出接入比较器Dl、D2、D3的一个比较输入端，将一阶滤波器Fl、F2、F4的输出接入比较器Dl、D2、D3的另一个比较输入端，比较器Dl、D2、D3的输出接入CPLD进行信号判决。
2.一种火工品低压测试方法，其特征在于步骤如下(1)断开火工品高压控制回路，在权利要求1所述的低压测试电路中施加测试激励电压；(2)将双桥丝火工品电阻R1、R2上的低压差分信号先通过仪用放大器转换为单端输出信号，并放大输出到滤波器，滤波器将信号滤波后输出比较电压Ub ；(3)将检测电阻R5、R6、R7上的低压差分信号放大转换、滤波之后产生三个基准比较电压 U0. 3、U0. 8、U2. 0 ；(4)通过三个比较器将Ub分别与U0.3、U0. 8、U2. 0进行比较；(5)通过比较结果判断当前火工品的状态，具体为(5. 1)当Wd < U0. 3时，表明双桥丝火工品电阻Rl或者R2出现短路现象；(5. 2)当U2. 0 > Wd > U0. 8时，表明双桥丝火工品电阻Rl或者R2电阻增大，但没有断路现象；(5. 3)当证> U2. 0时，表明双桥丝火工品电阻Rl或者R2出现断路现象或电阻变大到无法正常工作的程度。
3.根据权利要求2所述的一种火工品低压测试方法，其特征在于所述的测试激励电压的电压值使该电压在测试电路中产生的电流不大于测试电路的安全测试电流。
全文摘要
一种火工品低压测试电路及测试方法，方法步骤为(1)断开火工品高压控制回路，在低压测试电路中施加测试激励电压；(2)将双桥丝火工品电阻R1、R2上的低压差分信号先通过仪用放大器转换为单端输出信号，并放大输出到滤波器，滤波器将信号滤波后输出比较电压Ub；(3)将检测电阻R5、R6、R7上的低压差分信号放大转换、滤波之后产生三个基准比较电压U0.3、U0.8、U2.0；(4)通过三个比较器将Ub分别与U0.3、U0.8、U2.0进行比较。(5)通过比较结果判断当前火工品的状态。本发明的测试电路简单、可靠，使用的元器件数目少，测试回路不需要注入精确的电流，电路没有需要调整的参数，判决方法简单。
文档编号G01R31/02GK102565620SQ20121003632
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月17日 优先权日2012年2月17日
发明者魏守嵘 申请人:中国运载火箭技术研究院, 北京航天自动控制研究所
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
