一种模拟火工品桥丝电气特性的电路的制作方法

本技术属于运载火箭火工品等效测试领域，具体涉及一种模拟火工品桥丝电气特性的电路。

背景技术：

1、运载火箭飞行过程中，诸如电池激活、发动机点火、级间分离、抛整流罩等若干关键动作的实现，都离不开火工品。通过对火工品的起爆器施加一个持续时间很短的点火脉冲，就可以引发火工品起爆。在此过程中，点火脉冲电流流经起爆器内部的桥丝(桥丝封装于起爆器的金属外壳中，属于阻性负载，电阻值一般为1ω左右)，桥丝产生热能，当热能积蓄到一定程度时，引爆炸药。

2、作为火工品系统的重要组成部分，火工品的供电和控制电路能否正常工作直接影响飞行任务的成败。因此，在发射前需要对火工品系统的供电和控制电路进行有效的检测，以确保火工品系统工作的可靠性。由于火工品的风险高、破坏力大，通常在地面测试中不使用真实的火工品。火工品等效器概念就是在这种环境下提出的，它模拟火工品的工作机理与性能参数，与火工品控制电路和供电电路相连，并对其进行测试。对于具体的等效测试手段，目前主要有两种实现方式：一是采用限流电阻和发光二极管，与火工品控制电路和供电电路构成回路，利用指示灯的亮/灭来表征点火信号是否正确发出；二是采用计算机和开关量采集的形式，对点火脉冲信号的上升沿、下降沿及脉冲宽度进行采集，具体可参见专利《智能火工品等效器及脉冲时序信号测量方法》(201210021810.6)、《一种检测火工品工作情况的系统》(201620248689.4)。第一种方式简单可靠，不需要软件，但仅能够对点火信号的有/无进行显示，需要人工进行观察判读，且点火脉冲的持续时间无法进行测试，测试的自动化程度也比较低；第二种方式虽然弥补了第一种方式的缺点，但无法对桥丝的异常模式进行模拟。

3、通常情况下，起爆器内部的桥丝存在小概率的短路或断路等异常情况。此外，桥丝两端在经历脉冲点火电流后，大概率会出现熔断或高阻状态，且与起爆器的金属外壳绝缘。但经过大量试验数据统计，发现一定概率下起爆后的桥丝仍会出现诸如单端搭壳、双端搭壳(起爆器点火后，由于火药残渣的作用，桥丝的单端或双端与起爆器的金属外壳产生异常的低阻值连通)等异常模式。对于运载火箭这种复杂的电气系统而言，上百条火工品控制、供电通路之间相互交连，且部分电路与起爆器的金属外壳处于电气搭接状态，火工品按预定飞行程序依次起爆后，桥丝出现的异常模式极有可能触发整个电气系统产生潜在通路，造成不可预知的电气故障，影响运载火箭飞行试验的成败。因此，在地面试验中，必须对上述情况进行充分的验证。

4、由上述分析不难发现，传统的火工品等效测试方法虽然能够在不同程度上对火工品控制电路和供电电路进行检测，但均没有从起爆器桥丝本身的工作特性触发进行模拟，换言之，传统的火工品等效测试方法存在模拟不充分的问题。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种模拟火工品桥丝电气特性的电路，为了解决传统火工品等效测试方法模拟桥丝特性不健全的问题，进一步提高运载火箭复杂电气系统中火工品控制电路和供电电路的测试覆盖性，本实用新型从火工品起爆器桥丝的工作特性出发，设计了一种模拟火工品桥丝电气特性的电路。

2、一种模拟火工品桥丝电气特性的电路，包括开关量采集电路、桥丝正常和断路模拟电路、桥丝短路模拟电路、桥丝搭壳模拟电路以及点火控制和供电电路；所述开关量采集电路跨接在点火控制和供电电路的输出两端，与其共同构成电气回路，用于对点火控制和供电电路发出的点火脉冲信号进行检测；所述桥丝正常和断路模拟电路与点火控制和供电电路共同串联在一起，构成电气回路；所述桥丝短路模拟电路串接在点火控制和供电电路回路上；所述桥丝搭壳模拟电路包括正端搭壳模拟电路和负端搭壳模拟电路，所述正端搭壳模拟电路跨接在桥丝正常和断路模拟电路正端与机壳之间，负端搭壳模拟电路跨接在桥丝正常和断路模拟电路负端与机壳之间，当正端搭壳模拟电路、负端搭壳模拟电路分时工作时，分别模拟火工品桥丝正端搭壳或负端搭壳模式，当二者同时工作时，模拟正负双端搭壳模式。

3、进一步的，所述开关量采集电路由光耦采集kgi电路和控制开关kc组成；其中，控制开关kc和光耦采集kgi电路组成串联电路，跨接在点火控制和供电电路的输出两端，与其共同构成电气回路，用于对点火控制和供电电路发出的点火脉冲信号进行检测，具体检测内容包括点火脉冲信号的上升沿、下降沿、以及脉冲宽度；控制开关kc用于开关量采集电路所在电气回路的通断控制；kc闭合时，回路导通，开关量采集电路具备对点火脉冲进行采集的条件，对点火脉冲进行采集；反之，kc断开时，开关量采集电路从回路中断开。

4、进一步的，所述桥丝正常和断路模拟电路由桥丝模拟电阻rl和控制开关kl串联组成，所述桥丝模拟电阻rl用于等效桥丝的电阻特性，具体的参数根据被模拟桥丝的阻值和工作电流具体确定；控制开关kl用于控制桥丝模拟电阻rl是否接入火工品控制回路。

5、进一步的，所述正端搭壳模拟电路串接了两个电阻r1和r2，分别用于模拟低阻值搭壳和高阻值搭壳，具体电阻值可根据测试需要选配，两支路分别设置了控制开关k1和k2，用于控制电阻r1和r2是否将桥丝正常和断路模拟电路的正端、壳连通在一起；开关k1和k2能够独立闭合，也能同时闭合，实现不同的导通电阻搭接值。

6、进一步的，所述负端搭壳模拟电路串接了两个电阻r3和r4控制支路，两支路分别由控制开关k3和k4进行控制。

7、进一步的，所述正端搭壳模拟电路和负端搭壳模拟电路同时工作，即正端搭壳模拟电路的控制开关k1、k2中的一个或两个闭合，负端搭壳模拟电路的控制开关k3、k4中的一个或两个闭合，两部分电路共同工作，构成双端搭壳模拟电路。

8、进一步的，所述桥丝正常和断路模拟电路包括桥丝正常工作模式以及桥丝断路模式；所述桥丝正常工作模式为在点火控制和供电电路中的开关k0闭合期间，控制开关kl短时间闭合后断开，使电阻rl短暂接入所述点火控制和供电电路回路，模拟了火工品点火电流流经桥丝，桥丝发热熔断，最后与控制电路断开的工作过程；通过更改控制开关kl的闭合持续时间，模拟不同型号的火工品起爆器参数；所述桥丝断路模式为在点火控制和供电电路中的开关k0闭合期间，控制开关kl始终处于断开状态，电阻rl无法接入点火控制和供电电路回路，从而模拟了火工品桥丝出现了异常断路的状态。

9、进一步的，所述模拟火工品桥丝电气特性的电路，对单路桥丝的不同工作特性进行全面的模拟；对于运载火箭电气系统中存在n路火工品点火控制和供电电路需要测试的情况，n≦100，将所述的模拟火工品桥丝电气特性的电路进行叠加，分别与各路火工品的点火控制和供电电路相连接，从而实现对多路火工品点火控制和供电电路的测试，每路模拟火工品桥丝电气特性的电路中的开关由继电器实现，继电器受计算机控制.

10、具体有益效果如下：

11、(1)本实用新型实现了一种模拟火工品桥丝电气特性的电路，并提出了利用该电路对火工品控制电路和供电电路进行检测的方法。利用该电路，可对火工品起爆器内部桥丝的工作特性进行完备的模拟，并兼容传统火工品等效器的功能，实现对火工品点火脉冲的常规测试。通过对本实用新型所述电路的简单叠加，可实现运载火箭电气系统中多路火工品控制通路的测试。进一步，还可通过对每路桥丝模拟电路的工作模式进行单独的设置，实现不同桥丝之间故障模式的排列组合，以充分激发出运载火箭复杂电气系统的潜在通路问题，提高火工品控制电路的测试覆盖性。

12、(2)本实用新型兼容传统火工品等效器的功能，能够对火工品点火时序的上升沿、下降沿、脉冲宽度进行测试。

13、(3)本实用新型模拟功能完备，实现了对火工品桥丝的正常工作模式、短路模式、短路模式、搭壳模式的等效模拟。

14、(4)本实用新型电路灵活性强，满足不同桥丝的电气参数模拟需求。通过改变模拟电路中开关的闭合或断开时间、以及电阻的阻值大小，可适应不同桥丝参数的模拟场景。

15、(5)本实用新型功能扩展性强。对于多路火工品通路测试的需求，可将本实用新型进行简单的叠加，并通过排列组合的方式，对多路火工品桥丝的各种故障模式进行充分的模拟，有利于排查复杂电气系统的潜在通路故障，提高测试覆盖性。