一種電火工品真實(shí)射頻發(fā)火能量測量方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于武器裝備【技術(shù)領(lǐng)域】,涉及一種包括下列步驟:接好電火工品真實(shí)射頻發(fā)火能量測量系統(tǒng);調(diào)節(jié)同軸阻抗調(diào)配器;測量并獲得同軸阻抗調(diào)配器的射頻阻抗值;在輸入恒定射頻功率的情況和輸入變化射頻功率的兩種情況下,分別采集信號;根據(jù)兩種采樣信號,分別計(jì)算得到電火工品的真實(shí)射頻發(fā)火能量。本發(fā)明能夠?yàn)殡娀鸸て飞漕l發(fā)火能量的準(zhǔn)確測定及安全性評估提供技術(shù)支撐。
【專利說明】一種電火工品真實(shí)射頻發(fā)火能量測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于武器裝備【技術(shù)領(lǐng)域】,涉及一種電火工品真實(shí)射頻發(fā)火能量測量方法。該方法可以實(shí)時(shí)測量輸入電火工品的射頻功率,計(jì)算電火工品的真實(shí)射頻發(fā)火能量,滿足電火工品電磁安全性評估的要求。
【背景技術(shù)】
[0002]各種大功率無線電發(fā)送設(shè)備的大量應(yīng)用,其電磁環(huán)境對武器系統(tǒng)產(chǎn)生危害。現(xiàn)在研制的高功率微波武器、電磁炸彈、電磁導(dǎo)彈和核電磁脈沖武器使得空間電磁環(huán)境更加惡劣。電火工品是武器及工程系統(tǒng)中實(shí)施點(diǎn)火、起爆及各種特定動力能源的必不可少的子系統(tǒng),又是最危險(xiǎn)、最敏感的元件之一,它具有應(yīng)用的廣泛性、功能的首發(fā)性、作用的敏感性和不可替代性。電火工品在射頻作用下受到兩種作用而失效或降低性能:電火工品元器件內(nèi)部(腳線間的橋絲)受大功率射頻作用時(shí)產(chǎn)生熱積累,出現(xiàn)過熱,通常是低電壓大電流的作用所致;電火工品元器件內(nèi)部受高電位作用,產(chǎn)生擊穿,元器件局部出現(xiàn)極熱,通常是高電壓弱電流的作用。
[0003]目前國內(nèi)主要是測量電火工品的射頻感度(50%發(fā)火的射頻功率),為了更加全面地檢驗(yàn)電火工品的電磁安全性,還需要測量電火工品的真實(shí)射頻發(fā)火能量,從而分析電火工品的異常發(fā)火情況,準(zhǔn)確評估電火工品在所處電磁環(huán)境中的電磁安全性。
[0004]針對電火工品射頻發(fā)火功率的測量方法有多種,現(xiàn)今應(yīng)用較多的是測溫法和閉路傳導(dǎo)法。測溫法中,典型的是應(yīng)用光纖溫度傳感器測量電火工品橋絲的感應(yīng)電流。應(yīng)用光纖溫度傳感器的測溫法有以下優(yōu)點(diǎn):(1)響應(yīng)時(shí)間非常快,據(jù)有關(guān)報(bào)道測溫系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間可達(dá)20μ S ; (2)光纖被動、非接觸測溫,可以不影響被測物體的熱特性和電磁特性。其缺點(diǎn)是對芯片的精度要求很高,傳感器易受損,同時(shí)該方法受光纖在電火工品周圍的位置、安裝方式等因素的影響,穩(wěn)定性不太好。基于閉路傳導(dǎo)法的電火工品射頻發(fā)火功率測量方法,依據(jù)《GJB5309.13-2004火工品試驗(yàn)方法第13部分:射頻感度試驗(yàn)》,利用頻率、功率可調(diào)的射頻源,通過傳導(dǎo)的方式,經(jīng)過阻抗匹配裝置,將射頻源輸出的功率注入電火工品腳線,測定電火工品的射頻發(fā)火功率,但是由于它沒有去除阻抗匹配裝置的射頻功率損耗,得到的并非注入電火工品的真實(shí)射頻功率。上述方法還不能實(shí)時(shí)測量電火工品的真實(shí)射頻發(fā)火能量。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足,提供一種能夠安全可靠地測量電火工品真實(shí)射頻發(fā)火能量的方法。本發(fā)明可以實(shí)時(shí)測定輸入電火工品的功率值,計(jì)算得到電火工品的真實(shí)射頻發(fā)火能量,為電火工品在復(fù)雜電磁環(huán)境中的安全性評估提供技術(shù)支撐。
[0006]一種電火工品真實(shí)射頻發(fā)火能量測量方法,采用的電火工品真實(shí)射頻發(fā)火能量測量系統(tǒng)包括射頻信號發(fā)生器、功率放大器和隔離器等,所述射頻信號發(fā)生器輸出端口與功率放大器和隔離器依次相接,再連接到雙定向耦合器的輸入端口 ;雙定向耦合器還包括輸出端口、入射功率監(jiān)測端口和反射功率監(jiān)測端口,入射功率監(jiān)測端口與第一功率測試通道相連,反射功率監(jiān)測端口與第二功率測試通道相連,雙定向耦合器的輸出端口連接到功分器的輸入端口 ;功分器的兩個(gè)輸出端口,第一輸出端口連接到同軸阻抗調(diào)配器的輸入端口,第二輸出端口通過第一衰減器(20dB)與第三功率測試通道相連;同軸阻抗調(diào)配器的輸出端口與同軸轉(zhuǎn)接器(N — 50KK)相連,同軸轉(zhuǎn)接器設(shè)置有用于與電火工品的腳線連接的電火工品插接端口 ;電火工品插接端口通過第二衰減器(40dB)與第四功率測試通道的輸入端口相連;第三功率測試通道和第四功率測試通道測得的功率信號被送入計(jì)算機(jī),該方法包括下列步驟:
[0007](I)接好電火工品真實(shí)射頻發(fā)火能量測量系統(tǒng),并將電火工品試樣的腳線插入同軸轉(zhuǎn)接器的電火工品插接端口,將同軸轉(zhuǎn)接器和電火工品置入防爆裝置;
[0008](2)接通射頻信號 發(fā)生器和功率放大器,選定測試頻率,調(diào)節(jié)射頻信號發(fā)生器和功率放大器使第三功率測試通道的功率值在0.1mff~0.2mW之間,關(guān)閉射頻信號發(fā)生器的輸出;
[0009](3)斷開功分器的第二輸出端口與第三功率測試通道的測試探頭之間的連接;
[0010](4)在功分器的第二輸出端口與第三功率測試通道的測試探頭之間相連和斷開的兩種情況下,分別接通射頻信號發(fā)生器和功率放大器,調(diào)節(jié)同軸阻抗調(diào)配器,使第一功率測試通道的功率值與第二功率測試通道的功率值之比均不小于100:1,表明阻抗匹配已調(diào)好,關(guān)閉射頻信號發(fā)生器的輸出,并從雙定向耦合器上卸下第一功率測試通道和第二功率測試通道的測試探頭;
[0011](5)斷開分別與同軸阻抗調(diào)配器的輸入端口和輸出端口連接的連接線纜,并將其輸入端口和輸出端口分別連接到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的兩個(gè)測試端口,測量并獲得同軸阻抗調(diào)配器的射頻阻抗值Z1=IHjX ;
[0012](6)恢復(fù)同軸阻抗調(diào)配器與功分器和同軸轉(zhuǎn)接器的連接,恢復(fù)功分器的第二輸出端口與第三功率測試通道的測試探頭之間的連接;
[0013](7)針對輸入恒定射頻功率的情況:接通射頻信號發(fā)生器和功率放大器,在某一恒定的射頻功率作用下接通一段時(shí)間,記錄電火工品試樣是否發(fā)火,如果電火工品發(fā)火,則下一發(fā)電火工品試驗(yàn)降低一個(gè)功率步長進(jìn)行試驗(yàn);如果電火工品不發(fā)火,則下一發(fā)電火工品試驗(yàn)增加一個(gè)功率步長進(jìn)行試驗(yàn);
[0014](8)針對輸入變化射頻功率的情況:接通射頻信號發(fā)生器和功率放大器,在某一恒定的射頻功率作用下接通一段時(shí)間,記錄電火工品試樣是否發(fā)火,若電火工品未發(fā)火,增加射頻信號源的輸出功率,直到電火工品發(fā)火;
[0015](9)設(shè)i=l,2...,η為上述的兩種情況下的采樣序號,Λ t為采樣時(shí)間間隔,第三功率測試通道的測試探頭測出功率值序列記為Pu,第三功率測試通道的測試探頭測出的進(jìn)
入電火工品的輸入功率監(jiān)測值記為P2i,根據(jù)公式/推算同軸阻抗調(diào)配
’'R'+X1
器的射頻功率損耗序列?1 (i =1,2?",11),由公式:;£(/1,-」1,-/丨)~
? 二I[0016]計(jì)算得到電火工品的真實(shí)射頻發(fā)火能量J。
[0017]本發(fā)明利用頻率、功率可調(diào)的射頻源和功率放大器,采用功率分配技術(shù),通過傳導(dǎo)的方式,經(jīng)過阻抗匹配裝置,將射頻源輸出的功率注入電火工品腳線,同時(shí)針對電火工品腳線進(jìn)行功率監(jiān)測,實(shí)時(shí)測量注入電火工品的射頻功率,計(jì)算電火工品的真實(shí)射頻發(fā)火能量,能夠?yàn)殡娀鸸て飞漕l發(fā)火能量的準(zhǔn)確測定及安全性評估提供技術(shù)支撐。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是電火工品真實(shí)射頻發(fā)火能量測試系統(tǒng)的組成框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。參見圖1.本發(fā)明的電火工品真實(shí)射頻發(fā)火能量測量系統(tǒng),包括射頻信號發(fā)生器、功率放大器和隔離器等,射頻信號發(fā)生器輸出端口與功率放大器和隔離器依次相接,再連接到雙定向耦合器的輸入端口 ;雙定向耦合器還包括輸出端口、入射功率監(jiān)測端口和反射功率監(jiān)測端口,入射功率監(jiān)測端口與第一功率測試通道(圖中為雙通道功率計(jì)I的A通道)相連,反射功率監(jiān)測端口與第二功率測試通道(圖中為雙通道功率計(jì)I的B通道)相連,雙定向耦合器的輸出端口連接到功分器的輸入端口 ;功分器的兩個(gè)輸出端口,第一輸出端口連接到同軸阻抗調(diào)配器的輸入端口,第二輸出端口通過第一衰減器(20dB)與第三功率測試通道(圖中為雙通道功率計(jì)2的A通道)相連;同軸阻抗調(diào)配器的輸出端口與同軸轉(zhuǎn)接器(N — 50KK)相連,同軸轉(zhuǎn)接器設(shè)置有用于與電火工品的腳線連接的電火工品插接端口 ;電火工品插接端口通過第二衰減器(40dB)與第四功率測試通道的輸入端口相連(圖中為雙通道功率計(jì)2的B通道);第三功率測試通道和第四功率測試通道測得的功率信號被送入計(jì)算機(jī);本發(fā)明的電火工品真實(shí)射頻發(fā)火能量測量系統(tǒng)還包括用于測量同軸阻抗調(diào)配器的射頻阻抗值的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀;
[0020]利用上述系統(tǒng)進(jìn)行電火工品真實(shí)射頻發(fā)火能量的測試步驟如下:
[0021](I)按圖1連接電火工品射頻發(fā)火能量測試系統(tǒng):射頻信號發(fā)生器輸出端口通過同軸線纜與功率放大器的輸入端口連接,功率放大器的輸出端口通過同軸線纜與隔離器的輸入端口連接,隔離器的輸出端口通過同軸線纜與雙定向I禹合器的輸入端口連接,雙定向耦合器的輸出端口通過同軸線纜與功分器的輸入端口連接,雙定向耦合器的入射功率、反射功率監(jiān)測端口分別與雙通道功率計(jì)I的A通道、B通道測試探頭連接,功分器的輸出端口B通過同軸線纜與同軸調(diào)配器輸入端口連接,輸出端口 A通過同軸線纜、20dB衰減器與雙通道功率計(jì)2的A通道測試探頭連接;同軸調(diào)配器輸出端口通過同軸線纜與N — 50KK同軸轉(zhuǎn)接器的同軸端口連接,將電火工品試樣的腳線插入N — 50KK同軸轉(zhuǎn)接器的電火工品插接端口,使同軸轉(zhuǎn)接器和電火工品進(jìn)入防爆裝置,電火工品的腳線與40dB的衰減器通過帶夾具的同軸線纜連接,同軸線纜一端的夾具夾持電火工品的腳線,另一端通過40dB的衰減器、同軸線纜與雙通道功率計(jì)2的B通道測試探頭連接,雙通道功率計(jì)2通過GPIB線與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)連接,;
[0022](2)接通所有儀器電源,進(jìn)行預(yù)熱和調(diào)試;
[0023](3)接通射頻信號發(fā)生器功率放大器,選定測試頻率,調(diào)節(jié)射頻信號發(fā)生器和功率放大器使雙通道功率計(jì)2的A通道的功率值在0.1mff?0.2mff之間,關(guān)閉射頻信號發(fā)生器的輸出;
[0024](4)斷開功分器輸出端口 B與雙通道功率計(jì)2的A通道測試探頭之間的連接;
[0025](5)在受試電火工品腳線上夾具與雙通道功率計(jì)2的B通道測試探頭斷開與接通兩種情況下,接通射頻信號發(fā)生器功率放大器,調(diào)節(jié)同軸調(diào)配器,使雙通道功率計(jì)I的A通道的功率值與B通道的功率值之比不小于100:1,表明阻抗匹配已調(diào)好,關(guān)閉射頻信號發(fā)生器的輸出,并從雙定向耦合器上卸下雙通道功率計(jì)I的測試探頭;
[0026](6)對矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行校準(zhǔn),斷開同軸調(diào)配器輸入端口的連接線纜,與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測試端口 A連接,斷開同軸調(diào)配器輸出端口的連接線纜,與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測試端口 B連接,通過測量同軸調(diào)配器的S11得到其射頻阻抗值Z1=IHjX ;
[0027](7)恢復(fù)同軸調(diào)配器與功分器、同軸轉(zhuǎn)接器的連接,恢復(fù)功分器的輸出端口 B與雙通道功率計(jì)2的A通道測試探頭之間的連接;
[0028](8)針對輸入恒定射頻功率的情況:接通射頻信號發(fā)生器和功率放大器,在某一恒定的射頻功率作用下接通5s (也可根據(jù)需求更改接通時(shí)間),記錄電火工品試樣是否發(fā)火,如果電火工品發(fā)火,則下一發(fā)電火工品試驗(yàn)降低一個(gè)功率步長進(jìn)行試驗(yàn);如果電火工品不發(fā)火,則下一發(fā)電火工品試驗(yàn)增加一個(gè)功率步長進(jìn)行試驗(yàn)。取出N — 50KK同軸轉(zhuǎn)接器并用無水酒精和脫脂棉進(jìn)行擦洗,第二發(fā)和以后的每發(fā)電火工品的試驗(yàn)按步驟(1) - (8)、(10)進(jìn)行;
[0029](9)針對輸入變化射頻功率的情況:接通射頻信號發(fā)生器和功率放大器,在某一恒定的射頻功率作用下接通2s (也可根據(jù)需求變化接通時(shí)間),記錄電火工品試樣是否發(fā)火,若電火工品未發(fā)火,增加射頻信號源的輸出功率,直到電火工品發(fā)火,取出N — 50KK同軸轉(zhuǎn)接器并用無水酒精和脫脂棉進(jìn)行擦洗,第二發(fā)和以后的每發(fā)電火工品的試驗(yàn)按步驟(I)- (7),(9)- (10)進(jìn)行;
[0030](10)對于(8)、(9)兩種情況中發(fā)火的電火工品,雙通道功率計(jì)2的A通道測試探頭測出的進(jìn)入同軸調(diào)配器的輸入功率值序列記為Pu (i=l,2…,n),i為采樣序列號,雙通道功率計(jì)2的B通道測試探頭測出進(jìn)入電火工品的輸入功率監(jiān)測值記為Pu,時(shí)間間隔AtS0.ls,利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集上述功率值,
根據(jù)公式
【權(quán)利要求】
1.一種電火工品真實(shí)射頻發(fā)火能量測量方法,采用的電火工品真實(shí)射頻發(fā)火能量測量系統(tǒng)包括射頻信號發(fā)生器、功率放大器和隔離器等,所述射頻信號發(fā)生器輸出端口與功率放大器和隔離器依次相接,再連接到雙定向耦合器的輸入端口 ;雙定向耦合器還包括輸出端口、入射功率監(jiān)測端口和反射功率監(jiān)測端口,入射功率監(jiān)測端口與第一功率測試通道相連,反射功率監(jiān)測端口與第二功率測試通道相連,雙定向耦合器的輸出端口連接到功分器的輸入端口 ;功分器的兩個(gè)輸出端口,第一輸出端口連接到同軸阻抗調(diào)配器的輸入端口,第二輸出端口通過第一衰減器(20dB)與第三功率測試通道相連;同軸阻抗調(diào)配器的輸出端口與同軸轉(zhuǎn)接器(N - 50KK)相連,同軸轉(zhuǎn)接器設(shè)置有用于與電火工品的腳線連接的電火工品插接端口 ;電火工品插接端口通過第二衰減器(40dB)與第四功率測試通道的輸入端口相連;第三功率測試通道和第四功率測試通道測得的功率信號被送入計(jì)算機(jī),該方法包括下列步驟: (1)接好電火工品真實(shí)射頻發(fā)火能量測量系統(tǒng),并將電火工品試樣的腳線插入同軸轉(zhuǎn)接器的電火工品插接端口,將同軸轉(zhuǎn)接器和電火工品置入防爆裝置; (2)接通射頻信號發(fā)生器和功率放大器,選定測試頻率,調(diào)節(jié)射頻信號發(fā)生器和功率放大器使第三功率測試通道的功率值在0.1mff~0.2mff之間,關(guān)閉射頻信號發(fā)生器的輸出; (3)斷開功分器的第二輸出端口與第三功率測試通道的測試探頭之間的連接; (4)在功分器的第二輸出端口與第三功率測試通道的測試探頭之間相連和斷開的兩種情況下,分別接通射頻信號發(fā)生器和功率放大器,調(diào)節(jié)同軸阻抗調(diào)配器,使第一功率測試通道的功率值與第二功率測試通道的功率值之比均不小于100:1,表明阻抗匹配已調(diào)好,關(guān)閉射頻信號發(fā)生器的輸出,并從雙定向耦合器上卸下第一功率測試通道和第二功率測試通道的測試探頭; (5 )斷開分別與同軸阻抗調(diào)配器的輸入端口和輸出端口連接的連接線纜,并將其輸入端口和輸出端口分別連接到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的兩個(gè)測試端口,測量并獲得同軸阻抗調(diào)配器的射頻阻抗值Z1=IHjX ; (6)恢復(fù)同軸阻抗調(diào)配器與功分器和同軸轉(zhuǎn)接器的連接,恢復(fù)功分器的第二輸出端口與第三功率測試通道的測試探頭之間的連接; (7)針對輸入恒定射頻功率的情況:接通射頻信號發(fā)生器和功率放大器,在某一恒定的射頻功率作用下接通一段時(shí)間,記錄電火工品試樣是否發(fā)火,如果電火工品發(fā)火,則下一發(fā)電火工品試驗(yàn)降低一個(gè)功率步長進(jìn)行試驗(yàn);如果電火工品不發(fā)火,則下一發(fā)電火工品試驗(yàn)增加一個(gè)功率步長進(jìn)行試驗(yàn); (8)針對輸入變化射頻功率的情況:接通射頻信號發(fā)生器和功率放大器,在某一恒定的射頻功率作用下接通一段時(shí)間,記錄電火工品試樣是否發(fā)火,若電火工品未發(fā)火,增加射頻信號源的輸出功率,直到電火工品發(fā)火; (9)設(shè)i=l,2...,η為上述的兩種情況下的采樣序號,At為采樣時(shí)間間隔,第三功率測試通道的測試探頭測出功率值序列記為Pu,第三功率測試通道的測試探頭測出的進(jìn)入電火工品的輸入功率監(jiān)測值記為P2 i,根據(jù)公式/> =推算同軸阻抗調(diào)配器
’'It + X1的射頻功率損耗序列Pi ( I =1,2...,n),由公式P2,,-/ )△/計(jì)算得到電火工品的真
/=1實(shí)射頻發(fā)火能量J。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電火工品真實(shí)射頻發(fā)火能量測量方法,其特征在于,所述的第一衰減器為20dB衰減器,所述的第二衰減器為40dB衰減器,所述的同軸轉(zhuǎn)接器為N -50KK同軸轉(zhuǎn)接器。`
【文檔編號】G01R21/00GK103728487SQ201310300640
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月17日
【發(fā)明者】譚志良, 謝鵬浩, 畢軍建, 馬立云, 王平平, 吳東巖, 王玉明 申請人:中國人民解放軍軍械工程學(xué)院