基于信号调理的火炮温度参量测试装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种测试装置，具体涉及一种基于信号调理的火炮温度参量测试装 置。还涉及采用这种温度参量测试装置测试火炮温度参量的方法。
【背景技术】
[0002] 火炮温度参量，是指火炮发射时在一定区域内温度值的大小及分布。目前，是采用 接触式测试法，在火炮一定区域内布设多个温度传感器，对温度参量进行测试。由于温度传 感器的输出信号很微弱，通常为mV级，且信号中还混杂有干扰噪声，难以远距离传输及数 据处理。信号调理是把来自传感器的模拟信号变换为用于数据采集、控制过程等数字信号 的过程，其目的是便于信号的传输与处理。信号调理技术一般包括放大、衰减、滤波、隔离、 激励、自动识别、冷端补偿等。
[0003] 参照图1和图2。现有接触式火炮温度参量测试装置，包括温度传感器、补偿导线 和四通道数字示波器。温度传感器的输出接补偿导线的一端，补偿导线的另一端接四通道 数字示波器的输入端。温度传感器将被测温度信号转换为微弱的电信号，补偿导线实现所 匹配温度传感器与四通道数字示波器的连接、以及温度信号的传输，四通道数字示波器实 现对多个温度信号的采集、存储和处理。
[0004] 从图2可以看出，在某项温度测试中，温度传感器输出的电压信号很微弱，持续时 间为I. 950s、电压幅值为2. 260mV，由于没有对微弱信号的滤波、隔离等信号调理功能，在 测得信号上叠加了约ImV的干扰，测试干扰较大。
[0005] 现有技术的不足之处在于：一是无滤波功能、测试干扰较低大。温度传感器输出 的是微弱的电压信号，易被周围环境噪声所淹没，且不易远距离传输，须采用信号调理技术 对该信号进行低通滤波等，以提高测试抗干扰能力，一般要求低通滤波器的频率档级多且 程控可调。二是测量下限高、测试灵敏度低。为了测量mV级微弱信号，要求测试设备的测 量下限较低，一般为±〇. 5mV;现有技术不波器测量下限为±4mV，在对微弱变化量测量与 显示时，测试灵敏度低。三是测试精度低、测试通道少。在温度参量测试中，由于采用温度 传感器数量较多，每个温度传感器的输出变化量又较小，因此，要求数据采集设备具有多通 道、高精度、高分辨率的测试能力。现有技术采用的数字示波器，单台通道数为4个，直流精 度为读数的±1. 5%，A/D分辨率为llbit，无法满足多通道、高精度、高分辨率的温度测试 需求。四是无输入隔离、自动识别、自动补偿等调理功能。现有技术通道与通道之间为共地 线输入，非隔离输入，由于测试噪声源主要来自共地线噪声，因此，测试抗干扰能力差。同时 测量方式只有电压测量，不能自动识别温度传感器，不能进行温度信号的测量、显示、冷端 自动补偿等。
【发明内容】
[0006] 为了克服现有接触式火炮温度参量测试装置抗干扰能力差的不足，本发明提供一 种基于信号调理的火炮温度参量测试装置，该装置包括温度传感器和补偿导线，还包括温 度适配器、多功能信号调理模块和十六通道数据采集系统。温度传感器通过补偿导线与温 度适配器电连接，温度适配器的输出端接多功能信号调理模块的输入端，多功能信号调理 模块的输出端接十六通道高速数据采集系统，温度传感器将被测温度信号转换为微弱的电 信号，通过补偿导线输入温度适配器，经过温度适配器的信号送入多功能信号调理模块，经 过隔离、滤波调理的信号送入十六通道数据采集系统进行处理。多功能信号调理模块，实 现对被测信号的隔离、滤波等调理，提高了抗干扰能力，同时提高直流精度由1. 5%读数至 0. 05 %读数+0. 02 %量程，提高了测试精度。
[0007] 本发明还提供采用上述温度参量测试装置测试火炮温度参量的方法。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于信号调理的火炮温度参 量测试装置，包括温度传感器和补偿导线，其特点是还包括温度适配器、多功能信号调理模 块和十六通道数据采集系统。温度传感器通过补偿导线与温度适配器电连接，温度适配器 的输出端接多功能信号调理模块的输入端，多功能信号调理模块的输出端接十六通道高速 数据采集系统，温度传感器将被测温度信号转换为微弱的电信号，通过补偿导线输入温度 适配器，经过温度适配器的信号送入多功能信号调理模块，经过隔离、滤波调理的信号送入 十六通道数据采集系统进行处理。
[0009] -种采用上述温度参量测试装置测试火炮温度参量的方法，其特点是采用以下步 骤：
[0010] 步骤一，调节各装置的参数。
[0011] 1)温度传感器分度号K，灵敏度0.041mV/°C，测量范围-40°c~816°C，测量精度 ±0.75%。2)补偿导线分度号K，单根长度60m。3)温度适配器模块化连接，具有K型、S 型热电偶端口自动识别、热电偶冷端补偿等功能。4)多功能信号调理模块测量带宽DC~ 2MHz、-3dB，电压输入范围±0. 5mV~±10V，14个量程程控选择。低通滤波器IOOHz~ IMHz，9个量程程控选择，直流精度0. 05 %读数+0. 02 %量程，隔离电压± 350VDC，接口型式 9针D-SUB。5)十六通道高速数据采集系统采样率IMHz/CH，A/D分辨率16bit。
[0012] 步骤二，测试装置联接和参数设置。
[0013] 温度传感器通过补偿导线与温度适配器电连接，温度适配器的输出端接多功能信 号调理模块的输入端，多功能信号调理模块的输出端接十六通道高速数据采集系统。
[0014] 上述温度传感器、补偿导线等参数固定，温度适配器具有端口自动识别、冷端自动 补偿功能，均不需用进行参数设置。
[0015] 多功能信号调理模块、十六通道数据采集系统设置如下：1)开机启动并通过自 检。进入软件设置主界面。2)设置采样率为IMHz/ch。3)进行电压测量方式的通道启用、 电压范围、低通滤波、直流耦合、偏置比例等通道设置。4)进行温度测量方式的通道启用、温 度范围、低通滤波等通道设置。
[0016] 步骤二，温度彳目号米集和存储。
[0017] 火炮发射前，点击测量图标、记录仪图标开始温度初始值监测，如果初始值正常， 点击存储图标，输入文件名001，使处于触发等待状态。
[0018] 在火炮射击时，点击确认图标，系统将自动进行信号采集。
[0019] 在火炮射击结束后，点击停止键，采集停止，系统在屏幕上将自动显示所测得的信 号，并将以上信号自动存储为文件名001。
[0020] 步骤四，温度信号调用、显示、测量和计算。
[0021] 信号调用：点击分析图标，查找、选择、调用、显示001文件在屏幕上。
[0022] 量程显示：显示电压信号量程下限为-0. 5mV、量程上限为3. 5mV，显示温度信号量 程下限为〇°C、量程上限为120°C。
[0023] 信号测量：采用光标、或鼠标测量波形上两个关注点的电压差值、温度差值，测量 结果自动显示在屏幕上。
[0024] 结果计算：电压方式输出的测量值，温度测量结果等于电压差值除以温度传感器 的灵敏度再加上温度起始值。对于温度方式输出的测量值，温度测量结果等于温度差值加 上温度起始值。
[0025] 本发明的有益效果是：该装置包括温度传感器和补偿导线，还包括温度信号适配 器、多功能信号调理模块和十六通道数据采集系统。温度传感器通过补偿导线与温度适配 器电连接，温度适配器的输出端接多功能信号调理模块的输入端，多功能信号调理模块的 输出端接十六通道高速数据采集系统，温度传感器将被测温度信号转换为微弱的电信号