一种用于航天器弹射系统的点火系统单元测试仪的制作方法

本发明属于电子测量设备技术领域，具体涉及一种用于航天器弹射系统的点火系统单元测试仪。

背景技术：

单元测试设备在电子测量领域极为必要，它实现了被测信号与测量装置间的良好对接。在航天器弹射系统中火工品的测量、安全保险机构及密码机构在整个系统中处于关键位置。随着大数据时代的来临，电子测量的集成度要求越来越高，单一功能的单元测试设备开始逐渐不能满足需求。现有单元测试仪无法同时具备以下功能：对测量火工品电阻阻值线阻补偿机制；对被测系统id读取、密码解锁并接通、关断及密码破译功能；上位机软件一键测试流程及单项测试流程。此外，现有单元测试仪还存在以下问题：测量安全性差、精度低且不能测量多路火工品；无外置的移动密钥管理装置，数据保密性低。因此在适应于航天应用的同时，设计一种集成度高、具有多种单元测试能力的单元测试装置具备现实应用的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术无法集成多种功能的问题，提供了一种用于航天器弹射系统的点火系统单元测试仪。

本发明的技术方案如下：

一种用于航天器弹射系统的点火系统单元测试仪，包括mcu、电源电压设置调整系统、火工品测试模块、开关控制器测试模块、安全保险机构测试模块、以太网通信模块、密钥模块、计算机及移动密钥管理装置；mcu分别连接密钥模块、火工品测试模块、安全保险机构测试模块、开关控制器测试模块、以太网通信模块，其中密钥模块连接外置的移动密钥管理装置，以太网通信模块连接计算机。

所述电源电压设置调整系统，实现不同供电电压需求；具备外置移动密钥管理装置，移动密钥具有唯一性和使用次数限制；具备使用四线制测电阻原理的、具有保护功能的可以测量多路火工品阻值的高精度测量电路；具备对测量火工品电阻阻值线阻补偿机制；具备对被测系统id读取、密码解锁并接通、关断及密码破译功能；具备对安全保险机构的电机、电磁销电阻测量及驱动状态转换，计算转换时间及状态检测；具备上位机软件一键测试流程及单项测试流程。

所述电源电压设置调整系统用于实现点火系统单元测试仪不同供电电压需求，通过与交流或直流电源连接的数字电位计实现电压调整；电源电压设置调整系统与mcu采用串行外设接口通信，通过串行外设接口接收mcu发送相应参数，调整数字电位器的阻值来实现电源电压调整。

所述计算机配置安装点火系统单元测试仪测试软件，具有用户管理、密钥管理、开关控制器测试、安全保险机构测试、火工品电阻阻值测量、电源电压调整功能。

所述以太网通信模块是计算机和mcu通信的桥梁，能够接收计算机的控制指令，并下发给mcu，实现相应指令输出；并接收mcu的反馈信息，上传给计算机显示。

所述mcu用于接收通过以太网通信模块传送的计算机下发的指令，统一调配电源电压设置调整系统、火工品测试模块、开关控制器测试模块、安全保险机构测试模块、以太网通信模块、密钥模块及移动密钥管理装置完成测试任务。

所述开关控制器测试模块通过spi接口与开关控制器通信，能够根据mcu的指令，通过给开关控制器发送相应的功能代码实现开关控制器的功能测试、解锁和复位，并反馈测试情况给mcu。

所述安全保险机构测试模块能够控制安全保险机构的电机和电磁销的启停状态检测和状态转换，并计算转换时间。在使用时，按照电机和电磁销测试要求设置不同的供电电压，mcu根据计算机要求的电机和电磁销驱动脉宽，控制电机和电磁销的启停，通过检测触点的位置，计算状态转换时间。

所述密钥模块能够实现密码解锁和密码破译；在收到mcu的控制信号时，首先读取系统id指令，并进行密码解锁，若解锁失败则按照解锁策略进行密码破译，直至密码破译成功，最长需时不超过96小时。

所述移动密钥管理装置具有spi接口的铁电存储器，内部存储密钥模块的编号及使用次数信息。

所述火工品测试模块用于测量火工品电阻的阻值，为使用四线制测电阻原理的、具有保护功能的可以测量多路火工品阻值的高精度测量电路。

本发明的有益效果在于：

本发明专利的点火系统单元测试仪实现对多路火工品的高精度有保护测量，测量精度优于1％；具有外置移动密钥管理装置；具有上位机软件一键测试流程及单项测试流程。

附图说明

图1为本发明的点火系统单元测试仪的原理图；

图2为本发明的点火系统单元测试仪中电源电压设置调整系统原理框图的原理图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本实施例提供了一种用于航天器弹射系统的点火系统单元测试仪，包括微处理器模块(以下简称mcu)、电源电压设置调整系统、火工品测试模块、开关控制器测试模块、安全保险机构测试模块、以太网通信模块、密钥模块、计算机及移动密钥管理装置。mcu分别连接密钥模块、火工品测试模块、安全保险机构测试模块、开关控制器测试模块、以太网通信模块，其中密钥模块连接外置的移动密钥管理装置，以太网通信模块连接计算机。

电源电压设置调整系统用于实现点火系统单元测试仪不同供电电压需求；电源电压设置调整系统核心为数字电位器，通过与交流或直流电源连接的数字电位计实现电压调整。如图2所示，通过数字电位计输出不同的电阻值，将可变的电阻连接到ac/dc电源，实现电压的设置调整。电源电压设置调整系统与与mcu采用串行外设接口(spi)接口通信，通过spi接口接收mcu发送相应参数，调整数字电位器的阻值，以实现电源电压调整的目的。

本实施例采用专门设计的电源电压设置调整系统，仅需一组35v直流输入，即可提供所需的35v～18v之间任意电压值的输出。电源电压的调节通过电源外接电阻实现，外接电阻阻值的不同，电源输出电压即不同，本发明采用数字电位器实现电阻阻值的变化，计算机通过以太网发送要设置的电压值给mcu，mcu将电压值转换成要设置的电阻阻值，通过spi通信接口，发送给数字电位器，数字电位器收到后输出相应的阻值，从而实现电源电压的调节。

计算机配置安装点火系统单元测试仪测试软件，具有用户管理、密钥管理、开关控制器测试、安全保险机构测试、火工品电阻阻值测量、电源电压调整功能。点火系统单元测试仪测试软件基于c语言开发，对测试项目进行管理，可以执行一键测试所有项目及单步执行逐个测试项目。点火系统单元测试仪测试软件包括五个部分，设备自检模块，线缆补偿值校准模块，开关控制器测试模块、安全保险机构测试模块及火工品电阻阻值测试模块。

以太网通信模块是计算机和mcu通信的桥梁，具有10m/100m自适应能力。接收计算机的控制指令，并下发给mcu，实现相应指令输出；并接收mcu的反馈信息，上传给计算机显示。

mcu微处理器模块用于接收通过以太网通信模块传送的计算机下发的指令，统一调配各功能模块完成测试任务。mcu为多功能控制单元，内部运行嵌入式软件，通过以太网接收计算机指令，对任务进行分解、调度，使各功能模块完成相应的功能，并接收各功能模块反馈的状态及数据，通过以太网上传给计算机显示。mcu接收计算机指令可以通过开关控制器测试模块完成对开关控制器的开锁、关断测试操作，当mcu通过以太网收到开锁指令后，会转发相应的指令给开关控制器测试模块，开关控制器测试模块通过特有的密码破解策略完成对开关控制器的开锁测试，开锁成功后反馈开锁成功信号给mcu，mcu反馈给计算机；当mcu通过以太网收到关断指令后，会转发相应的指令给开关控制器测试模块，开关控制器测试模块通过特有指令完成对开关控制器的关断测试，关断成功后反馈关断成功信号给mcu，mcu反馈给计算机。mcu接收计算机指令可以通过安全保险机构测试模块完成对安全保险机构的测试，包括发送拔销、解保等脉冲信号，设置脉冲信号的脉宽参数，采集安全保险机构的状态，及计算机安全保险机构状态转换的时间。mcu可以通过密钥模块读取移动密钥中存储的数据，包括移动密钥的id、使用次数信息，读取移动密钥的id与设备本身id进行对比，读取使用次数判断是否为零，id一致后且次数不为零方可使用设备，设备使用完成后，将使用次数减一，写入到移动密钥中存储。

开关控制器测试模块：具有spi接口，能够与开关控制器通信，完成对开关控制器测试；具有解锁、复位等功能，依据mcu的指令，通过给开关控制器发送相应的功能代码实现开关控制器的功能测试，并反馈测试情况给mcu；

安全保险机构测试模块：具备对安全保险机构的电机、电磁销电阻测量及驱动状态转换，计算转换时间及状态检测，按照电机和电磁销测试要求设置不同的供电电压，mcu根据计算机要求的电机和电磁销驱动脉宽，控制电机和电磁销的启停，通过检测触点的位置，计算状态转换时间。

密钥模块收到控制信号时，首先读取系统id指令，并进行密码解锁，若解锁失败则按照解锁策略进行密码破译，直至密码破译成功，最长需时不超过96小时。

移动密钥管理装置具有spi接口的铁电存储器具有非易失性，上电后数据快速读写，内部存储使用次数递减到零后，将会发送固定的故障信息。移动密钥管理装置内部存储密钥模块的编号及使用次数信息，点火系统单元测试仪开机上电后，mcu会首先读取密钥模块的编号信息和使用次数，将密钥模块的编号与点火系统单元测试仪的编号比对，编号一致及使用次数不为0，点火系统单元测试仪才能正常工作。点火系统单元测试仪每完成一次测试工作，会将密钥模块内的使用次数减一。

火工品测试模块用于测量火工品电阻的阻值，为使用四线制测电阻原理的、具有保护功能的可以测量多路火工品阻值的高精度测量电路。高精度测量电路可以采用现有技术中常用的测量电路即可。采用四线制小电流测电阻方案，将供电电流和测量回路分开，使用10ma恒流源并设计有50ma自恢复保险丝测量火工品电阻阻值，以保证火工品的安全，测量精度优于1％。

所述的火工品测试模块具备对测量火工品电阻阻值线阻补偿机制，实现对测量火工品的线缆阻值测量，并自动对火工品电阻阻值进行修正。当设备接上电缆后，在电缆另外一端进行短接(认为是零欧姆电阻)，此时测量的电阻阻值即为电缆阻值，当测量火工品电阻阻值时，将电缆阻值减去，即为火工品电阻阻值。

本实施例的用于航天器弹射系统的点火系统单元测试仪，其专门设计的电源电压设置调整系统，实现不同供电电压需求；具备外置移动密钥管理装置，移动密钥具有唯一性和使用次数限制；具备使用四线制测电阻原理的、具有保护功能的可以测量多路火工品阻值的高精度测量电路；具备对测量火工品电阻阻值线阻补偿机制；具备对被测系统id读取、密码解锁并接通、关断及密码破译功能；具备对安全保险机构的电机、电磁销电阻测量及驱动状态转换，计算转换时间及状态检测；具备上位机软件一键测试流程及单项测试流程。

本实施例的用于航天器弹射系统的点火系统单元测试仪的使用方式为：

步骤1.使用前，先将移动密钥连接到设备上，设备和计算机开机后，启动计算机中的操作软件。软件操作分为五个部分。首先是设备自检，其次是线缆补偿值校准，然后对三部分功能进行测试：开关控制器、安全保险机构及火工品电阻阻值。

步骤2设备自检，计算机发送该指令后，mcu将设备id与移动密钥id进行匹配，匹配成功后，反馈给计算机，方可进行下面的操作，同时也保证了以太网通信功能正常。

步骤3开关控制器的测试包括两个功能：开关控制器开锁和开关控制器关断，计算机软件开发指令给mcu，mcu将指令分解，通过开关控制器测试模块完成相应的测试功能，并反馈测试结果给计算机显示。

步骤4安全保险机构的测试，首先设置电源电压，计算机软件发送电压值给mcu，mcu将电压值转换为电阻值，发送给数字电位器，数字电位器输出相应的阻值，实现电源电压的调节，mcu同时通过ad采集电源电压，反馈给计算机，以确保电源电压设置成功；其次，设置拔销指令的脉宽时间，并发送拔销指令，mcu收到该指令后，通过安全保险机构测试模块输出相应电压、相应脉宽的脉冲信号，使安全保险机构由工作状态转换为保险状态，并采集安全保险机构由工作状态转换为保险状态的时间，反馈给计算机；然后，设置解保指令的脉宽时间，并发送解保指令，mcu收到该指令后，通过安全保险机构测试模块输出相应电压、相应脉宽的脉冲信号，使安全保险机构由保险状态转换为工作状态，并采集安全保险机构由保险状态转换为工作状态的时间，反馈给计算机。

步骤5火工品电阻阻值的测试，计算机发送该指令给mcu，mcu收到该指令后，通过火工品测试模块，测量火工品电阻的阻值，反馈给计算机，计算机通过线缆补偿方式校准火工品电阻阻值，得到准确的火工品电阻阻值。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。