专利名称：隔离型炮膛压力测试系统及测试方法
技术领域：
本发明公开的隔离型炮膛压力测试系统及测试方法，属电子测试仪器技术领域，具体涉及一种用于新式电热化学火炮炮膛压力的测试系统和测试方法。
二.
背景技术：
新式电热化学炮工作时，电容器组通过脉冲成形网络对电热化学炮中的等离子体发生器放电，产生高温等离子体，等离子体作用于药室内的推进剂引起电化学反应，产生高温高压气体，高压气体与等离子体共同驱动弹丸前进。工作过程中，电热化学炮体带电，膛压是高瞬态宽谱压力，且存在強电磁干忧，这使得电热炮的膛压测量成为电热化学炮测量技术中最重要的也是难度最大的关键技术，国内南京理工大学瞬态物理国家重点实验室使用Kistler6215压电传感器、电荷放大器(使用UPS电源给供电和市电隔离)及瞬态波形记录仪，曾成功捕获ETC炮的膛压数据，但在強电磁干扰环境下曾多次损坏测试仪器。国外美国陆军装备部Katulka，G.L.等人在美国阿伯丁试验基地，通过在数据线上安装铁氧体磁珠有效抑制了高频噪声，并采用金属壳体对整个测试系统进行屏蔽，成功获取了30mm的电热化学炮膛压曲线。
在电磁发射武器技术的研制和试验过程中，电磁点火、脉冲X光照相、火花阴影摄影等设备的使用，常涉及高压脉冲大电流放电的干扰问题。由于电压高、放电电流大，其干扰常使测试仪器无法正常工作，特别是仪器中的大规模集成电路，已采用亚微米工艺，更经不起高电压、大电流的冲击，往往会引起绝缘层击穿，导致测试仪器损坏，严重影响新式武器的研制进程。因此研究解决在高压脉冲大电流放电时产生的強电场、強磁场、強电磁场及強电磁波的环境下实现动态信息(电压、电流、气体压力、温度等)的获取及实时传输方法与技术，十分必要，也迫切需要。由此可形成应用于此领域的稳定、可靠、精度高、频带宽、耐压高的传输、记录装置或系统，为新式武器的研制提供有效的测试手段，是我们初衷的想法。
三.
发明内容
本发明的目的是向社会提供可实用于新式火炮炮膛压力测试的方法和仪器，为新式火炮研制和国防事业做些贡献。
本发明的技术思路是首先采用抗强电磁场的电磁屏蔽技术，确保测试仪器的实用性、可靠性和测试精度；其次采用高速度、低功耗、抗干扰光纤传输技术，确保测试信息的实时传输；结合测试与存储技术，研究在电磁屏蔽下实时测试、实时存储和实时光纤传输多技术相结合的新测试方法，并设计制造了隔离型新式火炮炮膛压力测试系统，这种新思路、新方法和新技术的实施收到了予期的效果。
本发明的技术内容包括隔离型炮膛压力测试系统和测试方法两部分技术内容。
关于隔离型炮膛压力测试系统，该系统包括炮膛压力的信息采集与处理部分、信息传输部分、信息接收部分。其中炮膛压力的信息采集与处理部分是一个隔离型炮膛压力测试装置，该装置由壳体及其内的炮膛压力的信息采集电路、信息处理电路、信息输出电路以及它们的辅助电路和控制软件功能联接组成，信息采集电路包括信息采集的传感器、放大电路及其输出端，信息处理电路包括信息输入电路、触发电路、计数电路、存储电路、A/D转换电路、控制电路、并串转换电路、编码电路等。辅助电路包括与计算机的接口电路、时基电路、基准电路、数据控制总线、电源控制电路、电池和电源电路等。信息传输部分由光输出与接口的电路、光纤传输缆线功能联接组成，它们有电信息输入端、电光转换电路、光输出端、接口电路及光纤传输缆线等功能联接组成。炮膛压力的信息接收部分是一个隔离型炮膛压力测试接收装置，该装置由壳体与控制面板及其内的炮膛压力的信息接收电路、信息处理电路、信息输出电路以及它们的辅助电路和控制软件功能联接组成，其中信息接收电路是光输入与接口的电路，它包括光纤缆线、光输入端、光电转换电路、电信息输出端等，信息处理电路包括电信息输入端、串并转换电路、解码电路、锁存电路、控制电路、D/A转换电路等，信息输出电路包括信息输出端及其输出缆线，辅助电路抱括晶振电路、时基电路、电源电路和供电源等。还包括组装上述各部分电路的电子元件、器件、组件、部件、集成电路块、电路板、联接导线与缆线，功能联接组装结构成隔离型炮膛压力测试系统。技术特点在于该隔离型炮膛压力测试系统是由多级屏蔽层构成抗強电磁场的壳体屏蔽保护下实时测试并存储炮膛压力信息的装置、隔离型炮膛压力测试接收装置和联接于两装置间的实时传输测试信息的隔离型光纤缆线，共同组成隔离型炮膛压力测试系统。其中炮膛压力信息实时测试机构与实时压力信息存储机构，由该系统中的炮膛压力的信息采集部分、信息处理部分、信息输出部分以及它们的辅助部分的各电路和控制软件部分共同构成，并协同工作实现炮膛压力信息实时测试与实时存储，在信息输出部分各电路及光纤传输缆线的配合下，同时实现炮膛压力测试信息的实时超长距离传输，在信息接收部分、信息处理部分各电路的协同配合下，同时实现炮膛压力测试信息的实时接收与处理。
根椐以上所述的隔离型炮膛压力测试系统，技术特点还有所述的多级屏蔽层构成抗強电磁场的壳体是三级封闭型屏蔽层结构的，其第一级是磁导率较高的屏蔽磁场层，如用磁导率较高的30#钢、铸铁等材料作屏蔽磁场层。第二级是电导率较高的屏蔽电场层，如用电导率较高的紫铜等材料作屏蔽电场层。第三级是屏蔽电路模块外围的磁导率、电导率良好的复合屏蔽层，如用铂膜合金等材料作复合屏蔽层。
根据以上所述的隔离型炮膛压力测试系统，详细技术特点有a.所述的传输实时测试信息的光纤缆线是超长的隔离型高速低耗光纤传输缆线，缆线长度≥120m，当然也可短些，如100m、或80m，光纤前端可与隔离型炮膛压力测试装置的光纤输出端配套对接，以联接测试装置的电光转换电路，电光转换电路由并串转换的电光转换器为主构成，该电光转换器的输入端与编码电路的输出端联接。其终端可与隔离型炮膛压力测试接收装置的光纤输入端配套对接，以联接接收装置的光电转换电路，光电转换电路由串并转换的光电转换器为主构成，该光电转换器的输出端与解码电路的输入端联接。b.所述的隔离型炮膛压力测试装置的电路模块全部用灌封胶灌封固化成电路体并组装在多级屏蔽层构成抗強电磁场的壳体中，电路模块灌封胶全采用公知市售的灌封胶即可。
根据以上所述的隔离型炮膛压力测试系统，详细技术特点还有a.所述的隔离型炮膛压力测试装置的炮膛压力信息采集电路由信息采集传感器、信息放大电路联接组成，信息采集传感器由压电式压力传感器构成，其输出端联接信息放大电路的输入端；信息放大电路由集成电路块运算放大器为主构成，其集成电路块运算放大器是个宽频带集成电路块运算放大器；b.所述的隔离型炮膛压力测试装置的信息处理电路之触发电路包括触发比较电路、多次重触发电路，触发比较电路的输入端与二阶低通滤波器输出端联接，触发比较电路输出端与多次重触发电路的输入端联接，多次重触发电路输出端与控制电路联接；c.所述的隔离型炮膛压力测试装置的信息处理电路之控制电路由多路的多级门控电路组成，它们分别联接并控制存储电路、触发电路、A/D转换电路、并串转换与编码电路、数据总线的各控制端，它们还分别联接并受控于触发电路、电源控制电路、计算机的接口电路的控制输出端；d.所述的隔离型炮膛压力测试装置的信息处理电路之存储电路由A组存储电路、地址电路和B组存储电路、地址电路功能联接组成；e.所述的隔离型炮膛压力接收装置的信息处理电路之控制电路分别联接并控制串并转换与解码电路、触发电路、D/A转换电路的控制端。以上所述的各电路均可用公知技术设计实现，也可用公知和商售的电子元器件组装制作，只要能实现以上所述的各电路之功能的均可使用。
根据以上所述的隔离型炮膛压力测试系统，详细技术特点还有a.所述的隔离型炮膛压力测试装置的辅助电路之时基电路由晶体振荡电路和分频电路组成，时基电路分别联接并控制A/D转换电路和A组存储电路的控制端；b.所述的隔离型炮膛压力接收装置的辅助电路之时基电路是个48M的时基振荡电路，它联接并控制解码电路、D/A转换电路的控制端；c.所述的隔离型炮膛压力测试装置的辅助电路之与计算机联接的接口电路是并行式接口电路，该电路分别联接并控制B组存储电路、控制电路的控制端；d.所述的隔离型炮膛压力测试装置的辅助电路之电源控制电路由开关电路或/和门控电路功能联接组成，它们联接并控制电池和多路电源电路；e.所述的隔离型炮膛压力测试装置的辅助电路之数据总线是WEF/信号控制数据总线，它由数据总线控制器的集成电路块为主构成；f.所述的炮膛压力信息采集电路的压电式压力传感器是灵敏度为1.48pc/unit的型石英晶体压力传感器；所述的炮膛压力信息采集电路还设置有二阶低通滤波器，它与集成电路块运算放大器输出端联接；g.所述的编码电路由并串转换电路联接编码电路组成，编码电路由编码集成电路块为主构成，并串转换电路由并串转换的集成电路块为主构成；所述的解码电路是有纠错功能的解码电路，纠错功能由其内可编程序完成；h.所述的A/D转换电路由A/D转换集成电路块为主构成，其输入端与二阶低通滤波器输出端联接，其输出端与数据总线联接；i.所述的D/A转换电路由D/A转换集成电路块为主构成，其输入端与解码电路输出端联接，其输出端即是接收装置的信息输出端；j.所述的隔离型炮膛压力测试装置的存储电路之A组存储电路为先进先出存储电路，它由集成电路块存储器为主构成，其地址电路由13位集成电路块地址发生器为主构成；k.所述的隔离型炮膛压力测试装置的存储电路之B组存储电路由集成电路块随机存储器为主构成，其地址电路由19位集成电路块地址发生器为主构成。以上所述的各电路均可用公知技术设计实现，也可用公知和商售的电子元器件组装制作，只要能实现以上所述的各电路之功能的均可使用。
根据以上所述的隔离型炮膛压力测试系统，详细技术特点还有a.所述的编码电路是14位并行编码的电路，它由并串转换与编码的集成电路块为主构成，如由集成电路块74HC166、74HC74、74HC08等构成的。b.所述的A组存储电路由先进先出集成电路块存储器构成，如由存储器HM6264、HC4040、CC4024等构成的。c.所述的B组存储电路的集成电路块随机存储器构成，如由存储器EM628512等构成的，其写入端联接A/D转换电路控制端，而读出端与计算机的接口电路一输入端联接。d.所述的分频电路由1M和16M的两个分频电路组成，它由集成电路块EX0316M构成。e.所述的基准电路是个供给运算放大器、A/D转换器偏置供电的电路，它由集成电路块为主构成，如由集成电路块ADR290构成。以上各电路所述使用的集成电路块都是公知市售的集成电路块，也可用其它公知和商售的电子元器件、集成电路块组装制作，只要能实现以上所述的各电路之功能的均可使用。
根据以上所述的隔离型炮膛压力测试系统，详细技术特点还有a.所述的隔离型炮膛压力测试系统的控制软件部分主要由读数程序、显示程序、打印程序、数据处理程序等组成；b.所述的隔离型炮膛压力测试系统的软件程序的主界面由工具拦、命令拦、状态拦、绘画拦等组成；c.所述的隔离型炮膛压力测试系统的软件命令拦由各命令按纽组成，主要有采用读数、读取文件、定标读值、波形打印、灵敏度设置等组成。
关于隔离型炮膛压力测试方法，是一种在高压脉冲大电流放电产生的強电场、強磁场、強电磁场及強电磁波的环境下，采用一套新的炮膛压力测试仪器系统，实时测试、实时存储和实时传输新式火炮的炮膛压力信息的实用方法，技术特点在于采用一套隔离型炮膛压力测试仪器系统，以实现在电磁屏蔽下实时测试、实时存储和实时传输炮膛压力信息的多技术相结合的新测试方法，这套隔离型炮膛压力测试系统包括有设置在新式火炮产生强电磁场现场的隔离型炮膛压力测试装置，该测试装置联接有传输实时测试信息的光纤缆线，光纤缆线联接有隔离型炮膛压力信息接收装置，共同组成隔离型炮膛压力测试系统。其中隔离型炮膛压力测试装置是一个采用多级屏蔽层构成抗強电磁场的装置壳体并在电磁屏蔽壳体保护下实时测试并实时存储炮膛压力信息的装置，其炮膛压力信息实时测试机构与实时压力信息存储机构，由该系统中的炮膛压力的信息采集部分、信息处理部分、信息输出部分以及它们的辅助部分的各电路和控制软件部分共同构成，并协同工作实现炮膛压力信息实时测试与实时存储。传输实时测试信息的光纤缆线是高速低耗抗干扰的隔离型超长光纤传输缆线，在信息输出部分各电路及光纤传输缆线的配合下，同时实现炮膛压力测试信息的实时超长距离传输。在隔离型炮膛压力信息接收装置信息接收部分、信息处理部分各电路的协同配合下，同时实现炮膛压力测试信息的实时接收、处理与记录等。
根据以上所述的隔离型炮膛压力测试方法，技术特点还有所述的隔离型炮膛压力测试装置多级屏蔽层构成抗強电磁场的壳体是三级封闭型屏蔽层结构的，其第一级是磁导率较高的屏蔽磁场层，如用磁导率较高的30#钢、铸铁等材料作屏蔽磁场层。第二级是电导率较高的屏蔽电场层，如用电导率较高的紫铜等材料作屏蔽电场层。第三级是屏蔽电路模块外围的磁导率、电导率良好的复合屏蔽层，如用铂膜合金等材料作复合屏蔽层。
根据以上所述的隔离型炮膛压力测试方法，技术特点还有a.所述的传输实时测试信息的光纤缆线是超长的隔离型高速低耗光纤传输缆线，缆线长度≥120m，当然也可短些，如100m、或80m，光纤前端可与隔离型炮膛压力测试装置的光纤输出端配套对接，以联接测试装置的电光转换电路，电光转换电路由并串转换的电光转换器为主构成，该电光转换器的输入端与编码电路的输出端联接。其终端可与隔离型炮膛压力测试接收装置的光纤输入端配套对接，以联接接收装置的光电转换电路，光电转换电路由串并转换的光电转换器为主构成，该光电转换器的输出端与解码电路的输入端联接。b.所述的隔离型炮膛压力测试装置的电路模块全部用灌封胶灌封固化成电路体并组装在多级屏蔽层构成抗強电磁场的壳体中，电路模块灌封胶全采用公知市售的灌封胶即可。
本发明的本发明的隔离型炮膛压力测试系统和测试方法优点很多1.首先采用抗强电磁场的电磁屏蔽技术，隔离型炮膛压力测试装置采用三级电磁屏蔽层的外壳，确保测试系统的实用性、可靠性和测试精度；2.其次采用高速度、低功耗、抗干扰光纤传输技术，形成超长的隔离型高速低耗传输的光纤缆线，确保测试信息的实时超长距离的传输；3.结合测试、存储、接收技术，利用隔离型炮膛压力测试接受装置，实现电磁屏蔽下，在火炮现场炮膛压力的实时测试、实时存储、实时传输和实时接收的多技术相结合的新测试方法，并研制出新测试仪器系统；4.这种新型的隔离型炮膛压力测试系统采用的测试方法先进，设计巧妙，结构合理，精密稳定，可靠实用，是研制新式火炮武器所必须的测试仪器装备，值得推广使用。
四.
本发明的说明书附图共有9幅图1是隔离型炮膛压力测试装置电路结构方框图；图2是隔离型炮膛压力接收装置电路结构方框图；图3是隔离型炮膛压力测试装置实体结构剖示图；图4是隔离型炮膛压力测试装置炮膛压力信息放大电路原理图；图5是隔离型炮膛压力测试装置触发比较电路原理图；图6是隔离型炮膛压力测试装置多次重触发电路原理图；图7是隔离型炮膛压力测试装置控制电路原理图；图8是隔离型炮膛压力测试装置并串转换及编码电路原理图；图9是隔离型炮膛压力测试装置的软件主程序框图。
在各图中1.压电传感器；2.信息放大电路；3.A/D转换电路；4.缓冲电路；5.触发电路；6.A组地址电路；7.A组存储电路；8.B组地址电路；9.B组存储电路；10.控制电路；11.计算机接口电路；12.并串转换及编码电路；13.电光转换电路；14.光纤传输缆线输出接口；15.光纤传输缆线；16.时基电路；17.计算机；18.测试装置壳体；19.光纤传输缆线输入接口；20.光电转换电路；21.串并转换及解码电路；22.锁存电路；23.D/A转换电路；24.接收装置输出端；25.接收装置时基电路；26.接收装置控制电路；27.接收装置壳体；28.连接座；29.连接套；30.电池盖；31.测试装置壳体的电磁屏蔽第一层；32.测试装置壳体的电磁屏蔽第二层；33.电池模块；34.测试装置的电路模块；35.测试装置的电磁屏蔽第三层；36.胶皮垫；37.端盖；38.输出连接套；39.光纤隔离筒；40.隔离盖；41.端帽；42.IC1的高量程(600Mpa)输入端；43..IC1的低量程(350Mpa)输入端；44.IC1的输出端；45.IC1的基准电位输入端；46.IC2的地端及低电平端；47.IC2的触发信号输入端；48.IC2的比较信号输入端；49.IC2的触发输出端；50.IC2的高电平端；51.IC2的自联接端；52.IC3的触发输入端；53.IC4的地址输入端；54.IC3的输出端，也是IC5的控制输入端；55.IC4的输出端，兼IC5的一个输入端；56.地端；57.IC5的触发输出端；58.IC5的触发(负)输出端；59.IC5的清零端；60.IC6触发输入端；61.IC6的使能(接口)控制端；62.IC9的使能(接口)控制端；63.IC9的读数输入端；64.IC7的时基输入端；65.IC8的时基输入端；66.IC6输出端，也是IC8的一输入端；67.地端；68.IC10的使能(接口)控制端；69.IC7的输出端，也是IC10的一输入端；70.IC8的输出端，也是IC11的一输入端；71.IC9的输出端，也是IC11的另一输入端；72.地端；73.IC10的输出端，也是IC12的输入端；74.IC12的使能(接口)控制端；75.IC11的输出端；76.IC12的输出端，也是IC14的输入端；77.IC13的读数输入端；78.IC13的输出端，也是IC15的输入端；79.IC15的使能(接口)控制端；80.IC14的(写地址)输出端，至先进先出存储器输入端；81.IC15输出端；82.IC16、IC17的的清零端；83.IC16、IC17的的置位输入端，也是IC18的置位输出端；84.地端；85.IC16、IC17的时基输入端；86～93.IC16的八位并行数据输入端；94.IC16的串行数据输出端，即并串转换电路输出端；95.IC16的并串转换输入端，也是IC17的并串转换输出端；96～103.IC17的八位并行数据输入端；104.地端；105、106.IC17的高电位输入端；107.IC18的置位输出端，也是IC19的置位输入端；108.IC18的置位的输入端，也是IC20的输出端；109.IC18的时基输入端；110.IC20的清零输入端；111.IC19的输出端，也是IC20一个输入端；112、113.IC19的高电位输入端；114.IC19的另一输出端；115.IC19的时基输入端；116.开始；117.读数吗？118.读取数据；119.数据读完；120.输入信息存储；121.显示原始曲线；122.人机对话操作；123.退出程序吗？124.结束；R1～R5均为电阻；C1～C5均为电容IC1～IC20均为集成电路块。
五.具体实施方案本发明的非限定实施例如下实施例一.隔离型炮膛压力测试系统及测试方法本例的隔离型炮膛压力测试系统具体结构由图1～图9联合示出。该系统包括炮膛压力的信息采集与处理部分、信息传输部分、信息接收部分。其中炮膛压力的信息采集与处理部分是一个隔离型炮膛压力测试装置，该装置由壳体18及其内的炮膛压力的信息采集电路、信息处理电路、信息输出电路以及它们的辅助电路和控制软件功能联接组成，图1所示的是隔离型炮膛压力测试装置电路结构方框图，其中信息采集电路有信息采集的压电传感器1、信息放大电路2及其输出端，信息处理电路包括信息输入电路、A/D转换电路3、缓冲电路4、触发电路5、存储电路6～9、控制电路10、并串转换及编码电路12、计数电路等，辅助电路包括计算机17、接口电路11、时基电路16、基准电路、数据控制总线、电源控制电路、电池和电源电路等。信息输出部分包括光输出与接口的电路，它们是电信息输入端、电光转换电路13、光纤输出端的接口电路14及光纤传输缆线15等功能联接组成。炮膛压力的信息接收部分是一个隔离型炮膛压力测试接收装置，该装置由壳体27与控制面板及其内的炮膛压力的信息接收电路、信息处理电路、信息输出电路以及它们的辅助电路和控制软件功能联接组成，图2所示的是隔离型炮膛压力测试接收装置电路结构方框图，其中信息接收电路是光输入与接口的电路，它包括光纤缆线15、光输入端或接口19、光电转换电路20、电信息输出端等，信息处理电路包括电信息输入端、串并转换电路与解码电路21、锁存电路22、接收装置控制电路26、D/A转换电路23等，信息输出电路包括信息输出端及其输出缆线，辅助电路抱括接收装置的晶振电路与时基电路25、电源电路和供电源等。还包括组装上述各部分电路的电子元件、器件、组件、部件、集成电路块、电路板、联接导线与缆线，功能联接组装结构成隔离型炮膛压力测试系统。图3则示出该例的隔离型炮膛压力测试装置实体结构剖示图，图中有连接座28、连接套29、测试装置壳体的第一层31——外筒、端盖37、输出连接套38、光纤隔离筒39、隔离盖40、端帽41等都是30#钢材料做的电磁屏蔽第一层。电池盖30、测试装置壳体的第二层32——内筒，都是用紫铜做材料的电磁屏蔽第二层，电池模块33、胶皮垫36，特别是测试装置的电路模块34都封装在铂膜合金材料做的电磁屏蔽第三层35中，电路模块34全部用灌封胶灌封固化成电路体，并组装在多级屏蔽层构成抗強电磁场的壳体18中，电路模块灌封胶全采用公知市售的灌封胶即可。为了抗強电磁场，该例的测试装置设置了三级电磁屏蔽层构成的壳体，其第一级是磁导率较高的屏蔽磁场层31等，是用磁导率较高的30#钢等材料作屏蔽磁场层。第二级是电导率较高的屏蔽电场层32等，是用电导率较高的紫铜等材料作屏蔽电场层。第三级是屏蔽电路模块34外围的磁导率、电导率良好的复合屏蔽层35，是用铂膜合金等材料作复合屏蔽层。在电磁屏蔽外壳保护下其内的炮膛压力信息实时测试机构与实时压力信息存储机构，由该系统中的炮膛压力的信息采集部分、信息处理部分、信息输出部分以及它们的辅助部分的各电路和控制软件部分共同构成并协同工作实现炮膛压力信息实时测试与实时存储，在信息输出部分各电路及隔离型超长光纤传输缆线的配合下，同时实现炮膛压力测试信息的实时超长距离传输，在信息接收部分、信息处理部分各电路的协同配合下，同时实现炮膛压力测试信息的实时接收与处理。所述的隔离型光纤传输缆线15是超长的隔离型高速低耗传输的光纤缆线，其长度须≥120m，当然也可短些，如100m、或80m，光纤前端与隔离型炮膛压力测试装置的光纤输出端14配套对接，前端联接测试装置的电光转换电路13，电光转换电路13由并串转换的电光转换器为主构成，电光转换电路的输入端与编码电路12的输出端联接。光纤终端备有接口，与隔离型炮膛压力测试接收装置的光纤输入端19配套对接一起。在图3中还示出信息采集传感器1的安装情况，这个传感器1由压电式压力传感器构成，它是灵敏度为1.48pc/unit的型石英晶体压力传感器，如是Kistler公司的6215压电式压力传感器。而炮膛压力信息采集电路由信息采集传感器1和信息放大电路2联接组成，其信息采集传感器1的输出端联接信息放大电路2的输入端。图4示出信息放大电路2的结构，它由IC1集成电路块运算放大器为主构成，其集成电路块运算放大器是个宽频带集成电路块运算放大器OPA2340。信息采集电路还设置有二阶低通滤波器(它由集成电路块OPA2340构成)，它与信息放大电路2输出端联接。图5、图6示出了触发电路5，包括触发比较电路、多次重触发电路，触发比较电路由集成电路块MAX931为主构成(结构见图5)，其输入端与二阶低通滤波器输出端联接，触发比较电路输出端与多次重触发电路的输入端联接，多次重触发电路由两片74HC04和一片74HC74集成电路块为主构成(结构见图6)，该电路输出端与控制电路10联接。控制电路10由多路的多级门控电路组成，即由IC6、IC12、IC20(均是74HC08)，IC7、IC8、IC10、IC11(均是74HC00集成电路块)，IC9、I15(均是74HC32集成电路块)，IC13、IC14(均是74HC04集成电路块)共同功能联接而成，它示在图7中，该电路分别联接并控制存储电路6～9、触发电路5、A/D转换电路3、并串转换与编码电路12、数据总线的各控制端，还分别联接并受控于触发电路5、电源控制电路、与计算机17的接口电路11的控制输出端。存储电路由A组存储电路6、地址电路7和B组存储电路8、地址电路9功能联接组成。A组存储电路6为先进先出存储电路，它由两片HM6264、一片HC4040、一片CC4024集成电路块存储器为主构成，其地址电路7由13位的集成电路块地址发生器为主构成，可提供8kw存储器的地址。B组存储电路8由EM628512集成电路块随机存储器为主构成，存储容量为512k×8，其写入端联接A/D转换电路3的控制端，而读出端与计算机17的接口电路11一输入端联接。其地址电路9由19位的集成电路块地址发生器为主构成，可提供512kw存储器的地址。A/D转换电路由A/D转换集成电路块AD9243为主构成，其输入端与二阶低通滤波器输出端联接，其输出端与数据总线联接。图8所示的编码电路12是一个14位并行编码的电路，编码电路12由并串转换电路联接编码电路组成，由并串转换及编码的集成电路块为主构成，如由集成电路块74HC166、74HC74、74HC08等构成。与计算机17联接的接口电路11是并行式接口电路，该电路分别联接并控制B组存储电路8、控制电路10的控制端。时基电路16由晶体振荡电路和分频电路联接组成，时基电路16分别联接并控制A/D转换电路3和A组存储电路6的控制端，分频电路由1M和16M的两个分频电路组成，它由集成电路块EM0316M构成。数据总线是WEF/信号控制数据总线，它由数据总线控制器的集成电路块74HC244为主构成。电源控制电路由开关电路或/和门控电路功能联接组成，联接并控制电池和多路电源电路，它由集成电路块LP2985为主构成。基准电路供给运算放大器、A/D转换器偏置供电的电路，它由集成电路块ADR290为主构成。隔离型炮膛压力接收装置的信息处理电路之控制电路26分别联接并控制串并转换与解码电路21、触发电路、D/A转换电路23的控制端。解码电路21是有纠错功能的解码电路，它由集成电路块EPM7064STC为主构成，纠错功能由其内的可编程序完成。D/A转换电路23由D/A转换集成电路块DA669为主构成，其输入端与解码电路21输出端联接，其输出端即是接收装置的信息输出端。隔离型炮膛压力接收装置的辅助电路之时基电路25是个48M的时基振荡电路，它联接并控制解码电路21、D/A转换电路23的控制端。其它未提及的电路都可用公知技术设计制作。还有，控制软件部分主要由读数程序、显示程序、打印程序、数据处理程序等组成；图9所示的是该隔离型炮膛压力测试装置的软件主程序框图，软件主程序有开始116；读数吗117？读取数据118；数据读完119；输入信息存储120；显示原始曲线121；人机对话操作122；退出程序吗123？结束124等。以及软件程序的主界面，它由工具拦、命令拦、状态拦、绘画拦等组成。软件命令拦由各命令按纽组成，主要有采用读数、读取文件、定标读值、波形打印、灵敏度设置等组成。以上各电路所述使用的集成电路块都是公知市售的集成电路块，也可用其它公知和商售的电子元器件、集成电路块组装制作。所述的以上各电路和控制软件部分均可用公知技术设计实现，只要能实现以上所述的各电路之功能的均可使用。
本例的隔离型炮膛压力测试方法，是一种在高压脉冲大电流放电产生的強电场、強磁场、強电磁场及強电磁波的环境下，采用一套新的炮膛压力测试仪器系统，实时测试、实时存储和实时传输新式火炮的炮膛压力信息的实用方法，采用一套隔离型炮膛压力测试仪器系统，该测试系统的实体结构由图1～图9联合示出，这套隔离型炮膛压力测试系统包括有设置在新式火炮产生强电磁场现场的隔离型炮膛压力测试装置18，该测试装置联接有传输实时测试信息的光纤缆线15，光纤缆线联接有隔离型炮膛压力信息接收装置27，共同组成隔离型炮膛压力测试系统。其中隔离型炮膛压力测试装置是一个采用多级屏蔽层构成抗強电磁场的装置壳体并在电磁屏蔽壳体保护下实时测试并实时存储炮膛压力信息的装置，隔离型炮膛压力测试装置多级屏蔽层构成抗強电磁场的壳体是三级封闭型屏蔽层结构的，其第一级是磁导率较高的屏蔽磁场层，如用磁导率较高的30#钢、铸铁等材料作屏蔽磁场层。第二级是电导率较高的屏蔽电场层，如用电导率较高的紫铜等材料作屏蔽电场层。第三级是屏蔽电路模块外围的磁导率、电导率良好的复合屏蔽层，如用铂膜合金等材料作复合屏蔽层。隔离型炮膛压力测试装置的电路模块34全部用灌封胶灌封固化成电路体并组装在多级屏蔽层构成抗強电磁场的壳体中，以实现在电磁屏蔽下实时测试、实时存储和实时传输炮膛压力信息的多技术相结合的新测试方法。其炮膛压力信息实时测试机构与实时压力信息存储机构，由该系统中的炮膛压力的信息采集部分、信息处理部分、信息输出部分以及它们的辅助部分的各电路和控制软件部分共同构成，并协同工作实现炮膛压力信息实时测试与实时存储。传输实时测试信息的光纤缆线15是高速低耗抗干扰的隔离型超长光纤传输缆线，缆线长度≥120m，当然也可短些，如100m、或80m，光纤前端可与隔离型炮膛压力测试装置的光纤输出端配套对接，以联接测试装置的电光转换电路。其终端可与隔离型炮膛压力测试接收装置的光纤输入端配套对接，以联接接收装置的光电转换电路。在信息输出部分各电路及光纤传输缆线的配合下，同时实现炮膛压力测试信息的实时超长距离传输。在隔离型炮膛压力信息接收装置信息接收部分、信息处理部分各电路的协同配合下，同时实现炮膛压力测试信息的实时接收、处理与记录。其余未述的全同于本例隔离型炮膛压力测试系统中所述的，不再多述。
实施例二.隔离型炮膛压力测试系统和测试方法本例的隔离型炮膛压力测试系统的具体结构由图1～图9联合示出。该系统包括炮膛压力的信息采集与处理部分、信息传输部分、信息接收部分。其中炮膛压力的信息采集与处理部分是一个隔离型炮膛压力测试装置，图1所示的是隔离型炮膛压力测试装置电路结构方框图，图3则示出该例的隔离型炮膛压力测试装置实体结构剖示图，该装置包括壳体18及其内组装的炮膛压力的信息采集电路、信息处理电路、信息输出电路以及它们的辅助电路和控制软件。炮膛压力的信息接收部分是一个隔离型炮膛压力测试接收装置，图2所示的是隔离型炮膛压力测试接收装置电路结构方框图，该装置由壳体27与控制面板及其内的炮膛压力的信息接收电路、信息处理电路、信息输出电路以及它们的辅助电路和控制软件功能联接组成。图4～图8则联合示出该例隔离型炮膛压力测试系统的一些电路的具体结构，图9所示的是该例隔离型炮膛压力测试装置的软件主程序框图。与实施例一不同的是1.该测试装置壳体的第一层22——外筒等，是磁导率较高的屏蔽磁场层，是用磁导率较高的铸铁等材料作屏蔽磁场层。2.信息放大电路2是个宽频带集成电路块运算放大器，由集成电路块运算放大器OPA340为主构成。3.A/D转换电路由A/D转换集成电路块AD9240为主构成。其余未述的全同于实施例一中所述的，不再多述。
关于本例的隔离型炮膛压力测试方法，也全同于实施例一中所述的，不再重述。
权利要求
1.一种隔离型炮膛压力测试系统，该系统包括炮膛压力的信息采集与处理部分、信息传输部分、信息接收部分，其中炮膛压力的信息采集与处理部分是一个隔离型炮膛压力测试装置，该装置由壳体及其内的炮膛压力的信息采集电路、信息处理电路、信息输出电路以及它们的辅助电路和控制软件功能联接组成，信息传输部分由光输出与接口的电路、光纤传输缆线、光输入端与接口电路功能联接组成，炮膛压力的信息接收部分是一个隔离型炮膛压力测试接收装置，该装置由壳体与控制面板及其内的炮膛压力的信息接收电路、信息处理电路、信息输出电路以及它们的辅助电路和控制软件功能联接组成，还包括组装上述各部分电路的电子元件、器件、组件、部件、集成电路块、电路板、联接导线与缆线，功能联接组装结构成隔离型炮膛压力测试系统，特征在于该隔离型炮膛压力测试系统是由多级屏蔽层构成抗強电磁场的壳体屏蔽保护下实时测试并存储炮膛压力信息的装置、隔离型炮膛压力测试接收装置和联接于两装置间的实时传输测试信息的隔离型光纤缆线，共同组成隔离型炮膛压力测试系统。
2.根椐权利要求1所述的隔离型炮膛压力测试系统，特征在于；所述的隔离型炮膛压力测试装置多级屏蔽层构成抗強电磁场的壳体是三级封闭型屏蔽层结构的，其第一级是磁导率较高的屏蔽磁场层，第二级是电导率较高的屏蔽电场层，第三级是屏蔽电路模块外围的磁导率、电导率良好的复合屏蔽层。
3.根据权利要求2所述的隔离型炮膛压力测试系统，特征在于a.所述的传输实时测试信息的光纤缆线是超长的隔离型高速传输光纤缆线，缆线长度≥120m，其前端可与隔离型炮膛压力测试装置的光纤输出端配套对接，以联接测试装置的电光转换电路，其终端可与隔离型炮膛压力测试接收装置的光纤输入端配套对接，以联接接收装置的光电转换电路；b.所述的隔离型炮膛压力测试装置的电路模块全部用灌封胶灌封固化成电路体并组装在多级屏蔽层构成抗強电磁场的壳体中。
4.根据权利要求3所述的隔离型炮膛压力测试系统，特征在于a.所述的隔离型炮膛压力测试装置的炮膛压力信息采集电路由信息采集传感器、信息放大电路联接组成，信息采集传感器由压电式压力传感器构成，其输出端联接信息放大电路的输入端；信息放大电路由集成电路块运算放大器为主构成，其集成电路块运算放大器是个宽频带集成电路块运算放大器；b.所述的隔离型炮膛压力测试装置的信息处理电路之触发电路包括触发比较电路、多次重触发电路，触发比较电路的输入端与二阶低通滤波器输出端联接，触发比较电路输出端与多次重触发电路的输入端联接，多次重触发电路输出端与控制电路联接；c.所述的隔离型炮膛压力测试装置的信息处理电路之控制电路由多路的多级门控电路组成，它们分别联接并控制存储电路、触发电路、A/D转换电路、并串转换与编码电路、数据总线的各控制端，它们还分别联接并受控于触发电路、电源控制电路、计算机的接口电路的控制输出端；d.所述的隔离型炮膛压力测试装置的信息处理电路之存储电路由A组存储电路、地址电路和B组存储电路、地址电路功能联接组成；e.所述的隔离型炮膛压力接收装置的信息处理电路之控制电路分别联接并控制串并转换与解码电路、触发电路、D/A转换电路的控制端。
5.根据权利要求4所述的隔离型炮膛压力测试系统，特征在于a.所述的隔离型炮膛压力测试装置的辅助电路之时基电路由晶体振荡电路和分频电路组成，时基电路分别联接并控制A/D转换电路和A组存储电路的控制端；b.所述的隔离型炮膛压力接收装置的辅助电路之时基电路是个48M的时基振荡电路，它联接并控制解码电路、D/A转换电路的控制端；c.所述的与计算机联接的辅助电路之接口电路是并行式接口电路，该电路分别联接并控制B组存储电路、控制电路的控制端；d.所述的隔离型炮膛压力测试装置的辅助电路之电源控制电路由开关电路或/和门控电路功能联接组成，它们联接并控制电池和多路电源电路；e.所述的隔离型炮膛压力测试装置的辅助电路之数据总线是WEF/信号控制数据总线，它由数据总线控制器的集成电路块为主构成；f.所述的炮膛压力信息采集电路的压电式压力传感器是灵敏度为1.48pc/unit的型石英晶体压力传感器；所述的炮膛压力信息采集电路还设置有二阶低通滤波器，它与集成电路块运算放大器输出端联接；g.所述的编码电路由并串转换电路联接编码电路组成，编码电路由编码集成电路块为主构成，并串转换电路由并串转换的集成电路块为主构成；所述的解码电路是有纠错功能的解码电路；h.所述的A/D转换电路由A/D转换集成电路块为主构成，其输入端与二阶低通滤波器输出端联接，其输出端与数据总线联接；i.所述的D/A转换电路由D/A转换集成电路块为主构成，其输入端与解码电路输出端联接，其输出端即是接收装置的信息输出端；j.所述的隔离型炮膛压力测试装置的存储电路之A组存储电路为先进先出存储电路，它由集成电路块存储器为主构成，其地址电路由13位集成电路块地址发生器为主构成；k.所述的隔离型炮膛压力测试装置的存储电路之B组存储电路由集成电路块随机存储器为主构成，其地址电路由19位集成电路块地址发生器为主构成。
6.根据权利要求5所述的隔离型炮膛压力测试系统，特征在于a.所述的编码电路是14位并行编码的电路，它由并串转换与编码的集成电路块为主构成；b.所述的隔离型炮膛压力测试装置的A组存储电路由先进先出集成电路块存储器构成；c.所述的隔离型炮膛压力测试装置的B组存储电路由集成电路块随机存储器构成，其写入端联接A/D转换电路控制端，而读出端与计算机的接口电路的一输入端联接；d.所述的隔离型炮膛压力测试装置的时基电路由1M和16M的两个分频电路组成；e.所述的隔离型炮膛压力测试装置的辅助电路之基准电路是个供给运算放大器、A/D转换器偏置供电的电路，它由集成电路块为主构成。
7.根据权利要求6所述的隔离型炮膛压力测试系统，特征在于a.所述的隔离型炮膛压力测试系统的控制软件部分主要由读数程序、显示程序、打印程序、数据处理程序组成；b.所述的隔离型炮膛压力测试系统的软件程序的主界面由工具拦、命令拦、状态拦、绘画拦组成；c.所述的隔离型炮膛压力测试系统的软件命令拦由各命令按纽组成，主要有采用读数、读取文件、定标读值、波形打印、灵敏度设置组成。
8.一种隔离型炮膛压力测试方法，是一种在高压脉冲大电流放电产生的強电场、強磁场、強电磁场及強电磁波的环境下，采用一套新的炮膛压力测试仪器系统，实时测试、实时存储和实时传输新式火炮的炮膛压力信息的实用方法，特征在于采用一套隔离型炮膛压力测试仪器系统，以实现在电磁屏蔽下实时测试、实时存储和实时传输炮膛压力信息的多技术相结合的新测试方法，这套隔离型炮膛压力测试系统包括有设置在新式火炮产生强电磁场现场的隔离型炮膛压力测试装置，该测试装置联接有传输实时测试信息的光纤缆线，光纤缆线联接有隔离型炮膛压力信息接收装置，共同组成隔离型炮膛压力测试系统，其中隔离型炮膛压力测试装置是一个采用多级屏蔽层构成抗強电磁场的装置壳体并在电磁屏蔽壳体保护下实时测试并实时存储炮膛压力信息的装置，传输实时测试信息的光纤缆线是高速低耗抗干扰的隔离型超长光纤传输缆线。
9.根据权利要求8所述的隔离型炮膛压力测试方法，特征在于所述的隔离型炮膛压力测试装置多级屏蔽层构成抗強电磁场的壳体是三级封闭型屏蔽层结构的，其第一级是磁导率较高的屏蔽磁场层，第二级是电导率较高的屏蔽电场层，第三级是屏蔽电路模块外围的磁导率、电导率良好的复合屏蔽层。
10.根据权利要求9所述的隔离型炮膛压力测试方法，特征在于a.所述的传输实时测试信息的光纤缆线是超长的隔离型光纤传输缆线，缆线长度≥120m，其前端可与隔离型炮膛压力测试装置的光纤输出端配套对接，以联接测试装置的电光转换电路，其终端可与隔离型炮膛压力测试接收装置的光纤输入端配套对接，以联接接收装置的光电转换电路；b.所述的隔离型炮膛压力测试装置的电路模块全部用灌封胶灌封固化成电路体并组装在多级屏蔽层构成抗強电磁场的壳体中。
全文摘要
本发明公开的隔离型炮膛压力测试系统及测试方法，属电子测试仪器技术领域，该测试系统包括一个隔离型炮膛压力测试装置，一个隔离型炮膛压力测试接收装置，和两装置间联接的隔离型超长光纤传输缆线；首先测试装置有抗强电磁场的电磁屏蔽外壳，确保在火炮现场实现对炮膛压力信息实时测试与实时存储；其次采用高速度、低功耗、抗干扰光纤传输技术，设置超长的隔离型高速低耗传输的光纤缆线，确保测试信息的实时传输；在隔离型炮膛压力信息接收装置的协同配合下，同时实现炮膛压力测试信息的实时接收、处理与记录，实现在电磁屏蔽下炮膛压力信息的实时测试、实时存储、实时传输和实时接收等多技术相结合的新测试方法；该系统采用的测试方法先进，设计巧妙，结构合理，精密稳定，可靠实用，是研制新式火炮武器所必须的测试仪器装备，值得推广使用。
文档编号G08C23/04GK1609905SQ20041001259
公开日2005年4月27日 申请日期2004年10月12日 优先权日2004年10月12日
发明者祖静, 裴东兴, 谢浔, 李新娥 申请人:华北工学院