1.本发明涉及液体火箭发动机地面试验测试技术，具体涉及一种火箭发动机试验等效器测试系统及其测试方法。
背景技术：2.液体火箭发动机地面试验中需要在对接发动机之前检测地面控制系统控制回路工作的电性能参数。地面控制回路电性能参数主要包括电爆管回路工作电流、电爆管负载端电压、电磁阀回路工作电流、电磁阀负载端电压，目前工作电流及负载端电压主要根据电源电压、回路线路电阻、负载电阻进行计算得到，没有直接测量仪器，难以保证测量精度。
技术实现要素：3.本发明的目的是解决现有火箭发动机地面控制系统的控制回路工作的电性能参数测量主要根据电源电压、回路线路电阻、负载电阻进行计算得到，没有直接测量仪器，使测量精度难以保证的技术问题，而提供一种火箭发动机试验等效器测试系统及其测试方法。
4.为了保证火箭发动机地面试验的安全准确，在地面控制系统连接发动机前需要测试控制回路工作电性能参数，从而保证地面控制系统同发动机上控制对象的匹配性。本发明的构思是采用等效器24路等效电爆管电阻和24路等效电磁阀电阻来模拟发动机上的控制对象进行试验测试，将地面控制系统对接等效器系统进行测试，等效器系统对控制回路测试的电性能参数进行直接采集和存储分析，可以有效的保证发动机的安全性以及试验的可操作性。等效器测试仪直接从等效器采集回路激励，对采集的信号进行处理分析，对控制回路进行激励电流检测，并通过触摸显示屏显示控制回路的通道电流、电压，从而判断控制回路电性能参数的正确性，保证了电性能参数的测量精度。提高了发动机地面控制系统的控制回路电性能参数测试的便捷性和安全性。
5.本发明的技术方案是：
6.一种火箭发动机试验等效器测试系统，其特殊之处在于：包括等效器和等效器测试仪；
7.所述等效器包括多路等效电爆管电阻、多路等效电磁阀电阻以及等效电爆管连接器、等效电磁阀连接器；
8.所述等效电爆管连接器和等效电磁阀连接器上均设置多个连接点；
9.多路等效电爆管电阻的两端分别与等效电爆管连接器上的连接点一一对应连接；
10.多路等效电磁阀电阻的两端分别与等效电磁阀连接器上的连接点一一对应连接；
11.所述等效器测试仪包括电流采集及调理单元、arm+fpga处理单元、监控单元以及四个外部连接器；四个外部连接器包括第一电爆管连接器、第一电磁阀连接器、第二电爆管连接器、第二电磁阀连接器；
12.所述等效电爆管连接器和等效电磁阀连接器分别与等效器测试仪的第一电爆管
连接器、第一电磁阀连接器对应连接；
13.所述等效器测试仪的第二电爆管连接器、第二电磁阀连接器分别与外部控制系统的航插接口对应连接；
14.所述等效器测试仪用于接收外部控制系统传送的激励信号、将激励信号传送给等效器、对等效器响应的激励后的回路电流信号进行检测，通过电流计算负载端电压，从而判断控制回路的控制通道电压、控制时序及工作电流的正确性；
15.所述电流采集及调理单元包括电流传感器、调理电路和同步adc芯片；
16.所述电流传感器用于采集等效器响应的激励后的回路电流信号并将采集的回路电流信号传送给调理电路；
17.所述调理电路用于将回路电流信号转换成隔离电压信号并发送给同步adc芯片；
18.所述同步adc芯片用于对隔离电压信号进行采样处理，并将采样信号传送给arm+fpga处理单元；
19.所述arm+fpga处理单元用于接收采样数据并将数据传输给监控单元，与监控单元进行数据和指令的通信接收监控单元的指令，对采集信号的通道进行切换；
20.所述监控单元包括cpu处理器以及触摸显示屏；
21.所述cpu处理器用于与arm处理器进行数据和指令交互，发送指令给arm处理器，并实时获取arm处理器的采样数据；
22.所述触摸显示屏的界面包括显示界面和控制界面，用于通过显示界面实时显示采集的数据以及通过控制界面对测试试验进行控制操作。
23.进一步地，所述监控单元还包括远程监控主机；远程监控主机通过以太网与cpu处理器建立网络连接；通过tcp协议与cpu处理器进行数据和指令交互。
24.进一步地，所述隔离电压信号为0-10v。
25.进一步地，所述等效电爆管电阻和等效电磁阀电阻均为24路。
26.进一步地，所述等效测试仪的面板设置48路led指示灯用于对相应的电爆管或电磁阀通道进行通断显示。
27.进一步地，所述等效电爆管电阻的阻值为1ω；
28.所述等效电磁阀电阻的阻值为30ω。
29.一种火箭发动机试验等效器测试系统的测试方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
30.步骤1)在监控主机的软件显示界面设定待测试等效电磁阀电阻通道、等效电爆管电阻通道、数据的存储位置，以及每个通道的打开电压、关闭电压和接入电阻的值；
31.步骤2)在显示界面中的切换界面选择时序图界面，并选择电压显示或电流显示；
32.步骤3)将控制系统连接至等效器测试仪后按照预定时序对等效电爆管电阻和等效电磁阀电阻通道进行激励给定，等效器测试仪通过监控主机的控制界面的按钮控制数据采集、数据存储以及数据回放，接收arm中传输的数据并对接收的数据进行分析处理；
33.步骤4)将采集到的数据，在界面中显示出对应通道的状态变换的时序图，以及电压值或电流值。
34.本发明的有益效果是：
35.1、本发明采用等效器来模拟等效发动机上真实电爆管和电磁阀，避免直接控制发
动机上对象进行地面控制回路电性能测试，使用等效器做试验可以提高试验的安全便捷性，同时在试验中控制激励不会对发动机上电磁阀和电爆管造成损害，使电磁阀和电爆管可以多次使用，进而使测试更加经济、安全、可靠。
36.2、本发明使用等效器测试仪对控制回路进行激励电流、负载端电压直接进行检测，从而判断地面试验控制回路的电性能参数的正确性以及可靠性，同时通过触摸显示屏显示控制通道激励电流、负载端电压，并且对采集的电流、电压数据进行记录保存，方便后续处理分析。
37.3、本发明使用arm处理器进行数据和指令的通信，使用tcp协议接收远程监控主机下发的网络指令，并经fpga对控制回路进行切换，接收fpga采样数据并通过tcp协议将数据传输给cpu处理器，可以实现对等效器测试系统进行远程的连接控制，直接将数据传输到远端监控主机方便进一步对数据进行分析处理。
38.4、本发明通过cpu处理器实现与arm处理器的数据和指令交互，发送指令给arm处理器，并可实时获取arm处理器的采样数据。
39.5、本发明可以通过等效器测试仪本地的触摸屏显示控制试验，也支持通过以太网连接远程监控主机进行远程控制。
附图说明
40.图1为本发明火箭发动机试验等效器测试系统结构框图；
41.图2为本发明中等效器结构示意图；
42.图3为本发明中等效器测试仪原理框图；
43.图4为本发明中单路信号采集测试原理框图；
44.图5为本发明中采集电路同步adc的原理图；
45.图6为本发明中采样信号传输电路原理图；
46.图7为本发明中线性稳压模块原理图一(输出1.8v电压)；
47.图8为本发明中线性稳压模块原理图二(输出3.3v电压。
48.附图标记：1-等效电爆管连接器，2-等效电爆管电阻，3-等效电磁阀电阻，4-箱体，5-等效电磁阀连接器，6-第一电爆管连接器，7-第一电磁阀连接器，8-第二电爆管连接器，9-第二电磁阀连接器。
具体实施方式
49.以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步地描述。
50.如图1所示，本发明一种火箭发动机试验等效器测试系统，包括等效器、和等效器测试仪。等效器测试仪用于接收外部控制系统传送的激励信号、将激励信号传送给等效器、对等效器响应的激励后的回路电流信号进行检测，通过电流计算负载端电压，从而判断控制回路的控制通道电压、控制时序及工作电流的正确性。
51.如图2所示，等效器包括24路等效电爆管电阻2、24路等效电磁阀电阻3以及等效电爆管连接器1、等效电磁阀连接器5，24路等效电爆管电阻2、24路等效电磁阀电阻3设置在箱体4内，等效电爆管连接器1和等效电磁阀连接器5设置在箱体4外壳上。等效电爆管电阻2的性能参数分别为电阻1ω，功率50w，等效电磁阀电阻3的性能参数分别为电阻30ω，功率
100w；等效电爆管连接器1和等效电磁阀连接器5上均设置多个连接点；多路等效电爆管电阻2的两端分别与等效电爆管连接器1上的连接点一一对应连接；多路等效电磁阀电阻3的两端分别与等效电磁阀连接器5上的连接点一一对应连接；本实施例中，24路等效电爆管电阻2以及24路等效电磁阀电阻3，相同端的输出线汇聚形成线束输出并对应连接到连接器1上。通过外部控制系统加载地面试验控制程序，按预定时序将给电爆阀或者电磁阀的电激励信号输出加载到等效负载两端，之后通过等效器测试仪对控制回路电流和负载端电压数据进行采集处理。
52.如图1、图3和图4所示，等效器测试仪包括电流采集及调理单元、arm+fpga处理单元、监控单元以及四个外部连接器。四个外部连接器包括第一电爆管连接器6、第一电磁阀连接器7、第二电爆管连接器8、第二电磁阀连接器9；等效电爆管连接器1和等效电磁阀连接器5分别与等效器测试仪的第一电爆管连接器6、第一电磁阀连接器7对应连接；等效器测试仪的第二电爆管连接器8、第二电磁阀连接器9分别与外部控制系统的航插接口对应连接；电流采集及调理单元包括电流传感器、调理电路和同步adc芯片；电流传感器用于采集等效器响应的激励后的回路电流信号并将采集的回路电流信号传送给调理电路；调理电路用于将回路电流信号转换成隔离电压信号并发送给同步adc芯片，隔离电压信号为0-10v，本实施例中调理电路包括电流互感器和隔离电路；同步adc芯片用于对隔离电压信号进行采样处理，并将采样信号传送给arm+fpga处理单元；arm+fpga处理单元用于接收采样数据并将数据传输给监控单元，与监控单元进行数据和指令的通信接收监控单元的指令，对采集信号的通道进行切换；监控单元包括cpu处理器、远程监控主机以及触摸显示屏；cpu处理器用于与arm处理器进行数据和指令交互，发送指令给arm处理器，并实时获取arm处理器的采样数据；液晶触摸显示屏的界面包括显示界面和控制界面，用于通过显示界面实时显示采集的数据以及通过控制界面对测试试验进行控制操作。远程监控主机通过以太网与cpu处理器建立网络连接；通过tcp协议与cpu处理器进行数据和指令交互。
53.arm+fpga处理单元负责与本地监控主机及远程监控主机进行数据和指令的通信，通过tcp协议接收监控主机的指令，并经fpga对回路进行切换,对采集信号的通道进行切换，接收fpga采样数据并通过tcp协议将数据传输给监控主机；远程监控主机包括上位机以及显示器；远程监控主机通过以太网同本地监控主机建立网络连接，进行数据通信，用于远程实时监测等效测试仪的效果；等效测试仪的面板设置48路led指示灯用于对相应的通道进行通断显示。
54.结合图1、图2、图3与图4，电爆阀或者电磁阀的控制时序激励信号加载到等效电爆管电阻2以及等效电磁阀电阻3负载，然后通过采集并经调理电路后由adc处理后传给fpga芯片，通过软面板指示灯和曲线方式进行显示，也可通过以太网将数据实时传输给监控主机进行显示。
55.如图5、6所述，采集电路是使用同步采样ad7076作为采样转换的芯片来执行信号的采集转化，在信号进入芯片之前经过rc保持使信号更加稳定，信号经过芯片的将模拟量转换为数字量便于cpu处理，之后传输给图6中的采样信号传输电路，之后传输给fpga，arm+fpga处理芯片经过tcp协议接收来自网络远程监控主机的指令，对fpga的回路进行切换，并将采集电路传输过来的采样数据通过tcp协议经tcp接口传输给主机。
56.如图7和图8所示，线性稳压模块经过spx3819芯片，输出稳定的3.3v以及1.8v电
压，为电路中的其他模块提供电源。
57.本发明还提供了上述等效器测试系统的测试方法，包括以下步骤：
58.步骤1)在监控主机的软件显示界面设定待测试等效电磁阀电阻3通道名称、等效电爆管电阻2通道名称、数据的存储位置，以及每个通道的打开电压、关闭电压和接入电阻的值；
59.步骤2)设定显示界面，在显示界面中的切换界面选择时序图界面和通道灯界面，并选择电压显示或电流显示；
60.步骤3)将控制系统连接至等效器测试系统后按照预定时序对等效电爆管电阻2和等效电磁阀3通道进行激励给定，等效器测试仪通过监控主机的控制界面的按钮控制数据采集、数据存储以及数据回放，接收arm中传输的数据并对接收的数据进行分析处理；
61.步骤4)将采集到的数据，在界面中显示出对应通道的状态变换的时序图和对应通道指示灯的状态，以及切换显示电压值或电流值。其中，等效器测试仪连接等效电阻箱后默认优先显示电流值。
技术特征：1.一种火箭发动机试验等效器测试系统，其特征在于：包括等效器和等效器测试仪；所述等效器包括多路等效电爆管电阻(2)、多路等效电磁阀电阻(3)以及等效电爆管连接器(1)、等效电磁阀连接器(5)；所述等效电爆管连接器(1)和等效电磁阀连接器(5)上均设置多个连接点；多路等效电爆管电阻(2)的两端分别与等效电爆管连接器(1)上的连接点一一对应连接；多路等效电磁阀电阻(3)的两端分别与等效电磁阀连接器(5)上的连接点一一对应连接；所述等效器测试仪包括电流采集及调理单元、arm+fpga处理单元、监控单元以及四个外部连接器；四个外部连接器包括第一电爆管连接器(6)、第一电磁阀连接器(7)、第二电爆管连接器(8)、第二电磁阀连接器(9)；所述等效电爆管连接器(1)和等效电磁阀连接器(5)分别与等效器测试仪的第一电爆管连接器(6)、第一电磁阀连接器(7)对应连接；所述等效器测试仪的第二电爆管连接器(8)、第二电磁阀连接器(9)分别与外部控制系统的航插接口对应连接；所述等效器测试仪用于接收外部控制系统传送的激励信号、将激励信号传送给等效器、对等效器响应的激励后的回路电流信号进行检测，通过电流计算负载端电压，从而判断控制回路的控制通道电压、控制时序及工作电流的正确性；所述电流采集及调理单元包括电流传感器、调理电路和同步adc芯片；所述电流传感器用于采集等效器响应的激励后的回路电流信号并将采集的回路电流信号传送给调理电路；所述调理电路用于将回路电流信号转换成隔离电压信号并发送给同步adc芯片；所述同步adc芯片用于对隔离电压信号进行采样处理，并将采样信号传送给arm+fpga处理单元；所述arm+fpga处理单元用于接收采样数据并将数据传输给监控单元，与监控单元进行数据和指令的通信接收监控单元的指令，对采集信号的通道进行切换；所述监控单元包括cpu处理器以及触摸显示屏；所述cpu处理器用于与arm处理器进行数据和指令交互，发送指令给arm处理器，并实时获取arm处理器的采样数据；所述触摸显示屏的界面包括显示界面和控制界面，用于通过显示界面实时显示采集的数据以及通过控制界面对测试试验进行控制操作。2.根据权利要求1所述的一种火箭发动机试验等效器测试系统，其特征在于：所述监控单元还包括远程监控主机；远程监控主机通过以太网与cpu处理器建立网络连接；通过tcp协议与cpu处理器进行数据和指令交互。3.根据权利要求2所述的一种火箭发动机试验等效器测试系统，其特征在于：所述隔离电压信号为0-10v。4.根据权利要求3所述的一种火箭发动机试验等效器测试系统，其特征在于：所述等效电爆管电阻(2)和等效电磁阀电阻(3)均为24路。5.根据权利要求4所述的一种火箭发动机试验等效器测试系统，其特征在于：所述等效
测试仪的面板设置48路led指示灯用于对相应的电爆管或电磁阀通道进行通断显示。6.根据权利要求5所述的一种火箭发动机试验等效器测试系统，其特征在于：所述等效电爆管电阻(2)的阻值为1ω；所述等效电磁阀电阻(3)的阻值为30ω。7.一种火箭发动机试验等效器测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)在监控主机的软件显示界面设定待测试等效电磁阀电阻(3)通道、等效电爆管电阻(2)通道、数据的存储位置，以及每个通道的打开电压、关闭电压和接入电阻的值；步骤2)在显示界面中的切换界面选择时序图界面，并选择电压显示或电流显示；步骤3)将控制系统连接至等效器测试仪后按照预定时序对等效电爆管电阻(2)和等效电磁阀电阻(3)通道进行激励给定，等效器测试仪通过监控主机的控制界面的按钮控制数据采集、数据存储以及数据回放，接收arm中传输的数据并对接收的数据进行分析处理；步骤4)将采集到的数据，在界面中显示出对应通道的状态变换的时序图，以及电压值或电流值。
技术总结本发明涉及液体火箭发动机地面试验测试技术，具体涉及一种火箭发动机试验等效器测试系统及其测试方法。解决了现有火箭发动机地面控制系统的控制回路工作的电性能参数测量没有直接测量仪器，使测量精度难以保证的技术问题。本发明等效器测试系统包括等效器和等效器测试仪；等效器包括多路等效电爆管电阻、多路等效电磁阀电阻；等效器测试仪包括电流采集及调理单元、ARM+FPGA处理单元、监控单元以及四个外部连接器；电流采集及调理单元包括电流传感器、调理电路和同步ADC芯片；电流采集及调理单元调理电流信号后转换成隔离电压信号，由同步ADC芯片对隔离电压信号进行处理后传送给ARM+FPGA处理单元；ARM+FPGA处理单元用于与监控主机进行数据和指令的通信。控主机进行数据和指令的通信。控主机进行数据和指令的通信。
技术研发人员：邝奇 李万杰 杨帆 赵涛 张艺瑾 张可一 朱丹波 鞠培刚 赵纳 朱小江
受保护的技术使用者：西安航天动力试验技术研究所
技术研发日：2022.03.29
技术公布日：2022/7/5
