引信高压充电过程中的稳态工作平均峰值电流计算方法与流程

1.本发明属于电流测试及计算领域，尤其涉及引信高压充电过程中的稳态工作平均峰值电流计算方法。


背景技术：

2.直列式引信在武器系统中用于引爆战斗部，是整个弹药的核心部件，引信作用的可靠性是影响整个武器系统作战效能发挥的重要因素之一。为了确保引信能够可靠的发挥作用，必须在引信的研制、生产和使用过程中，不断的对其进行电性能测试，确认其技术指标是否满足武器系统的使用要求。
3.直列式引信的主要构成有电源模块、安全控制模块、高压电容电源、触发电路和起爆电路，其中由高压电容电源、起爆电路和触发电路构成的高压电路是直列式引信中的关键电路，引信解除保险后，高压变换器将低电压转换成几千伏的高电压，给高压电容器电源充电，充电的过程就是存储能量的过程，如果不能成功将能量存储在高压电容器电源中，则冲击片雷管将无法成功起爆。
4.然而当关键电路中某个模块的电路发生故障（例如短路）时，电源模块的电流将发生变化，若电流过大，则有可能会发生烧毁元器件或者电路的风险，而引信又与雷管直接相连，这种风险直接关系到人员的生命安全，因此，对引信高压充电过程中的电流进行检测十分必要。
5.目前对于引信充电过程中的电流的测试主要通过人为观察电流波形得出一个大致的电流值，或万用表等工具进行测试，准确性不高。
6.在引信的自动化测试技术方面，我国起步较晚，并且在智能化方面与外军存在比较大的差距，我国对直列式引信的自动化测试内容主要包括控制信号输出、通信、模拟电压采集和导通电阻等部分，对电流的自动化测试几乎没有。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明提供引信高压充电过程中的稳态工作平均峰值电流的计算方法，该方法能够对引信高压充电过程中的电源电流变化情况进行分析，并自动计算出高压充电过程中工作电流峰值，实现了引信高压充电过程中的稳态工作电流平均峰值的自动化计算，克服了现有的人工观察准确性不高的问题，弥补了引信电流自动化测试的空白。
8.为达此目的，本发明采用以下技术方案：引信高压充电过程中的稳态工作平均峰值电流计算方法，所述方法包括：s1：获取引信高压充电过程中的充电电源的电流波形图；s2：识别电流波形图中的充电起止时刻，并截取充电起止时刻之间的电流值；s3：从截取的电流值中提取所有的电流峰值；s4：确定引信充电过程中电流的稳态工作区域，并计算得到稳态工作区域的平均峰值电流。
9.优选的，所述s2中包括：s21：识别电源电流的充电起始时刻t1：（1）分别设定电源充电起始时刻前的采样点数n、充电瞬间电流剧烈抖动时间段的采样点数m以及“w”型震荡时间段内的采样点数k的数值；（2）利用判别公式进行充电起始时刻t1的计算，所述判别公式如下：所述判别公式如下：所述判别公式如下：其中，t1为充电起始时刻，为未知值；i
阈值
为设定的充电前后电流变化的阈值；h()表示不同时刻的电流值，ti为与第i个采样点对应的时刻，i表示第i个采样点；f为采样率；s22：识别电源电流的充电结束时刻t2，设定电源电流充电结束时刻后的采样点数量j，并利用判别公式计算充电结束时刻t2，所述判别公式如下：其中，f为采样率，为截至电源电流充电结束时刻后的电流变化阈值；s23：截取充电充电起始时刻t1与充电结束时刻t2之间的电流值。
10.优选的，所述步骤s3中提取所有的电流峰值的过程为：首先设定任意电流峰值所处的时刻为p，其计算公式如下：其中，f为采样率，h()表示采样点对应时刻的电流值，t
p*f
、t
p*f-1
和t
p*f+1
分别表示p*f、p*f-1和p*f+1采样点对应的时刻，通过上述公式计算出截取电流值中所有的离散的电流峰值。
11.优选的，所述步骤s4包括：s41：对步骤s3中得到的所有的电流峰值进行曲线拟合，得到电流峰值与时间的拟合函数f(x)，并求取拟合函数f(x)的导数；s42：设定的阈值，稳定工作区域内的电流峰值的总数为，根据以下公式计算为引信充电过程中稳态工作区域的充电起始点：
其中，r，s均表示电流峰值的时刻值，表示取r，s中的较大值，为从到t2时刻对应的峰值的数量；s43：计算稳态工作区域的平均峰值电流i：其中，q表示稳态工作区域内第q个电流峰值，xq表示第q个电流峰值对应的时刻值。
12.本发明的有益效果是：本发明公开的引信高压充电过程中的稳态工作平均峰值电流的计算方法能够实现引信高压充电过程中的稳态工作平均峰值电流的自动测试，克服了现有的人工观察准确性不高的问题，弥补了引信电流自动化测试的空白。
具体实施方式
13.本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
14.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
15.通过对具体型号的直列式引信电源电流进行示波器采样，观察电源电流包络发现：在充电前，电流为几十ma的小电流，在充电瞬间，电流突然增大，首先有较大幅度抖动，然后变成w型震荡，最终趋于稳态。在充电结束的瞬间，电流突然减小，有较大幅度抖动，然后变成稳定的小电流。因此，在引信的高压充电过程中，电源电流只有在某一段时间内是稳定的，在充电起始时刻t1前和截止时刻t2后的充电电流都有巨大抖动，若想求得准确的稳态电流峰值的均值，需提取稳态工作下的电流值进行分析。故实现引信充电过程中稳态工作平均峰值电流的自动化计算需执行以下几步：第一步：采样获取引信高压充电过程中的充电电源电流波形图；第二步：识别电流波形图中的充电起止时刻，并截取充电过程中的电流值；（一）识别电源电流的充电起始时刻t1：（1）分别设定电源充电起始时刻前的采样点数n、充电瞬间电流剧烈抖动的时间段的采样点数m以及“w”型震荡的时间段内的采样点数k的数值；（2）利用判别公式进行充电起始时刻的计算，所述判别公式如下：
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(1)
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(2)
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(3)其中，t1为充电起始时刻，为未知值；i
阈值
为设定的充电前后电流变化的阈值；h()表示不同时刻的电流值，ti为与第i个采样点对应的时刻；f为采样率；公式（1）表示t1时刻前的n个采样点对应的电流均值应小于电流阈值，因此计算了(t1
×
f-n)~t1
×
f个采样点对应时刻点的电流的平均值，这段时间内电流为稳定的小电流；公式（2）表示t1时刻后的m个点的电流均值应大于电流阈值，这段时间内电流产生剧烈抖动和w型震荡，但是电流已经上升；公式（3）表示第（t1
×
f+m+1）个采样点之后的k个点的电流均值应大于电流阈值，这时电流已经趋于稳态。
16.作为实施例，针对某型号的直列式引信，设i
阈值
=50ma，f=10，令n=10，m=100，k=10，则充电起始时刻t1应该满足：则充电起始时刻t1应该满足：h(ti)表示不同时刻ti的电流值，可通过示波器获得，经计算可得t1为第547个采样点对应的时刻；（二）识别电源电流的充电结束时刻t2，设定电源电流充电结束时刻后的采样点数量j，并利用判别公式计算充电结束时刻t2，所述判别公式如下：其中，f为采样率，为截至电源电流充电结束时刻后的电流变化阈值；针对上述某型号的直列式引信，设i
阈值
=50ma，f=10，令j=10，t2应满足：；经计算可得t2为第1542个采样点对应的时刻。
17.（三）根据（一）和（二）的计算，从电源电流波形图中截取t1时刻到t2时刻之间的电流波形图，获得充电过程中的电流采样值。
18.第三步：从截取的电流值中提取所有的电流峰值，具体过程如下：设任意电流峰值所处的时刻为p，其计算公式如下：
其中，f为采样率，h()表示采样点对应时刻的电流值，t
p*f
、t
p*f-1
和t
p*f+1
分别表示p*f、p*f-1和p*f+1采样点对应的时刻，通过上述公式计算出截取电流值中所有的离散的电流峰值。
19.第四步：确定引信充电过程中电流的稳态工作区域，并计算稳态工作区域的电流峰值的平均值。
20.（一）对上一步中得到的所有的离散的电流峰值进行曲线拟合，得到电流峰值与时间的拟合函数f(x)，并求取拟合函数f(x)的导数；针对上述某型号的直列式引信，使用傅里叶展开式进行曲线拟合，得到拟合函数f(x)：进而得到：。
21.（二）通过设定的阈值，即可判断电流是否进入稳态工作区域，设定电源电流峰值对应的时刻点数进入稳态工作区域的有个，根据以下公式计算为引信充电过程中稳态工作区域的充电起始点：其中，r，s均表示电流峰值的时刻值，表示取r，s中的较大值；针对上述某型号的直列式引信，令[]=[-0.020.02]，计算可得r=627，s=754，由此可知引信充电过程中的电流的稳态区域的起始点为第=754个采样点对应的时刻，即为从到t2时刻对应的电流峰值的数量，本实施例中对应的值为=87；（三）计算稳态区域的电流峰值的平均值i：其中，q表示稳态工作区域内第q个电流峰值，xq表示第q个电流峰值对应的时刻值。
[0022]
针对上述某型直列式引信，计算得到其充电过程的电流峰值平均值为i
计算
=2.2607，通过示波器计算电流峰值的平均值i=2.247，其均方误差为：(2.2607-2.249)2=1.37
×
10-4
。
[0023]
通过对上述某型直列式引信进行30次上述的充电过程中的电流峰值的均值计算（[]=[0.02-0.02]），令第i次的计算值为，同时记录每次的示波
器测量值，计算其均方误差由此可见，本方法求得的电流值与真实值之间的均方误差值很小，仅为。