凌华科技高速数字化仪在火工品测试中的应用(2)

1.信号调理器

为了满足技术要求中数据采集系统的4通道可以任意连接不同的传感器的要求，即实现万能通道的功能，本系统的信号调理器选择奥地利Dewetron公司的DEWE-31-16信号调理器[3]。

(1)放大器主要性能指标：

——输入量程从±2.5mV到±10V程控可调;

——可以程控输出0~12V的激励电压;

——可以为1/2或者1/4桥应变传感器提供内部桥路补偿;

——内部包含50K和100K的并联电阻;

——支持TEDS传感器。

图2 放大器

(2) 滤波板主要性能指标：

——16通道2阶低通滤波;

——低噪声滤波设计;

——各个通道独立设置滤波频率功能;

——由程控放大器直接控制;

——滤波频率100Hz，1KHz，10KHz，30KHz，100KHz。

图3 滤波板

2.采集卡－－-PCI-9846D高速采集卡[4]

4通道同步采样，每通道最高采样率可同时达到40MSps;

A/D分辨率：16位;

通道耦合方式：DC;

输入阻抗：可以软件设置50欧姆或者1M欧姆;

时钟：本地时钟、外部时钟、总线时钟、PCI 40MHz;

触发方式：预触发、后触发、中间触发、延迟触发;

触发电平：触发电平在量程范围内256级程控设置，外触发电平是TTL电平;

触发源：软件触发、数字IO口触发、通道触发;

板载内存：512M;

图4 PCI-9846D

3.点火控制器

点火控制器是为了实现系统在测试火工品时，调节发火电流，自检回路连接情况以及用于产品发火的功能。

图5 点火控制器原理图

当产品选择用恒流源发火时，需要调节好产品的发火电流，首先，用低阻测试仪测量产品的电阻，根据这个阻值，调节模拟产品电阻的滑动变阻器R7，用它来代替产品电阻进行电流的调节，然后根据电源的电压旋钮和外接的滑动变阻器RP2，调节发火电流至设计值。

当产品选择用电容发火时，首先要把S1开关拨向充电状态，由干电池给电容充电，通过查看静电电压表看电容的电量，待充满后，把S1拨向放电状态准备发火。

在发火之前，要进行自检，即检查整个发火线路是否连接正常。方法是在保证产品不被激发的条件下，闭合自检回路的继电器，让电流通过回路看其是否有数值。根据产品的特性，自检电流必须小于5mA才能确保产品不作用。因此，根据产品的最大发火电压就可以计算出自检回路所需串联的电阻大小。

在正式发火试验时，为了减少采样电阻给产品发火带来的影响，本系统发火线路采用的继电器是水银继电器，它的接触电阻非常小，可以忽略不计，这样就可以避免回路对产品发火性能的影响。

4. 测试方法

图6测试方法

以压力产品为例，测试系统由试验现场部分及控制室两部分组成。由于密闭爆发器试验存在一定的危险性，因此爆发器本体、堵头、压力传感器及有关部分均置于试验现场，点火控制部分及数据采集部分在控制室，两部分之间进行安全隔离。

试验进行时，在密闭爆发器内安装好试验药品后，利用点火控制器对点火电阻丝加瞬时高压使之温度升高变红，引燃点火药，再引燃要实验的药品，使燃烧室内气压升高，引起传感器的感应变化，输出一个瞬时电压值，利用高速数据采集系统把电压值的变化波形记录下来作为分析的基础数据。由于密闭爆发器试验过程极短，因此优质的压力传感器和高速的数据采集系统便成为试验数据能否准确及时捕捉到的关键。如图6所示。

在火工品点火测试过程中，对桥丝熔断前后取样电阻两端电平变化过程进行测试，测试过程如下：

图7产品发火

如图7，当继电器开关未闭合时，电路断路，桥丝没有电流通过，取样电阻上没有电压，电平为低电平。当继电器开关闭合时，桥丝通电，取样电阻上会产生一个高电平，此时火工品点火后产生高温熔断桥丝，电路断路，取样电阻两端电压变为低电平。熔断过程耗时约几百微秒到几个毫秒，整个电平变化过程的信号频率约几千赫兹到几十千赫兹。