本发明专利技术公开一种基于MEMS换能元发火输入能量测试方法，针对火工品试验确定换能元在发火过程需要精准确定换能元施加电能量，施加电能量的状态，对发火可靠性、安全性等的影响很大。本发明专利技术在不影响发火体系的特性状态下，实现测量更精确。使得测试数据更精确、更安全、更简化、更可靠。同时提高试验效率，降低试验测试成本。将发火控制和能量输入选择部分功能集成在一个模块中，然后将上位机与控制模块用通讯控制或直接线路控制，距离可至少在3米以上，是的测试过程安全，且测试目的都可以达到要求。且测试目的都可以达到要求。
【技术实现步骤摘要】
一种基于MEMS换能元的发火输入能量测试方法及设备
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[0001]本专利技术涉及MEMS换能元领域，尤其涉及一种基于MEMS换能元的发火输入能量测试方法。
技术介绍
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[0002]随着火工品技术的发展，数字点火技术应用越来越广，应用于电子雷管、导弹、火箭、航天器等点火元件。因此对MEMS换能元的要求也越来越高，发火激励过程是一个微秒级瞬间过程，实验要求对发火输入能量、发火起爆时间、输入电压、输入电流做精准的测量。在研发过程中，对换能元的发火研究分析需要支持的设备越来越高。以往的储能发火测量的电流检测无法达到所需的精度，且无法满足由于引线长度大而引起的系统误差。
技术实现思路
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[0003]鉴于现有无设备手段问题，本专利技术克服了测量仪器设备的引线问题，同时也采用了合理的电流采集方式，解决了采集电流的精度问题。配合光靶，还可以测量发火有效输入能量，解决换能源直接测量发火件不同感度下输入有效能量问题。
[0004]本专利技术目的是提供一种基于MEMS换能元的发火输入能量测试方法，包括以下步骤：
[0005]①
各模块电路连接：在换能元能量测试时，选择开关和保护开关连接发火能量控制模块，并选择一定能量输入模式连接换能元件与采样电阻；所述发火能量控制模块由能量输入模块和发火控制模块、电源管理电路三部分集成；
[0006]所述选择开关与保护开关串联，当选择开关在停止工作选择状态或保护开关在保护状态，都不能启动发火，从而达到保护状态；所述换能元件与采样电阻串联；
[0007]所述发火控制模块包含通讯电路、MCU控制器与发火控制电路；所述能量输入模块包括可调电流恒流源、可调电压恒压源、电容放电电路三种模式的供电电路。
[0008]②
设置参数：通过上位机设定工作参数，如工作电压或工作电流，传输至发火能量控制模块，控制选择开关和保护开关选择能量输入模块的所需模式导通，施加到换能元件以及采样电阻上；所述换能元件和采样电阻串联；
[0009]③
采集数据：高速数据采集模块连接在换能元件以及采样电阻上，在执行瞬间即可采集到换能元件的电压值Vs以及串联的采样电阻的电压值Vt，并计算出其通过电流值Is，即得出通过换能元件的放电电流；
[0010]④
得到输入能量：根据测试药剂和换能元特性数据，配合光靶采集发火时间Tf，计算发火前输入能量；
[0011]换能元输入瞬时功率：
[0012][0013]输入到换能元的能量：(从t0到tf)
[0014][0015]通过高速采集卡可以得出放电过程的电压瞬时数据、电流瞬时数据，乘采集时间间隔时差，得出瞬时能量，积分后得出整个放电过程的输入换能元电量积分值，从而逐点将积分能量值连成线即获取发火过程的能量曲线。
[0016]所述“可调电流恒流源”供电电路可以根据控制，将电流输出调整到测试使用的恒流值，并控制回路接通发火功能；所述“可调电压恒压源”供电电路可以根据控制，将电压输出调整到测试使用的恒压值，并控制回路接通发火功能；所述“电容放电电路”可以根据控制，将其接入回路接通发火功能。
[0017]所述的采样电阻的电阻值远远低于换能元件的桥阻值。
[0018]本专利技术另一目的是提供一种基于MEMS换能元的发火输入能量测试设备。
[0019]一种基于MEMS换能元的发火输入能量测试设备，包含发火能量控制模块、选择开关、保护开关上位机、换能元件、采样电阻、高速数据采集模块；所述发火能量控制模块由能量输入模块和发火控制模块、电源管理电路三部分集成在一起，所述发火控制模块包含通讯电路、MCU控制器与发火控制电路；所述能量输入模块包括可调电流恒流源、可调电压恒压源、电容放电电路三种模式的供电电路。所述“可调电流恒流源”供电电路可以根据控制，将电流输出调整到测试使用的恒流值，并控制回路接通发火功能；所述“可调电压恒压源”供电电路可以根据控制，将电压输出调整到测试使用的恒压值，并控制回路接通发火功能；所述“电容放电电路”可以根据控制，将其接入回路接通发火功能。
[0020]所述选择开关与保护开关串联，当选择开关在停止工作选择状态或保护开关在保护状态，都不能启动发火，从而达到保护状态；所述换能元件与采样电阻串联；所述选择开关选择能量输入模块的某一模式导通。
[0021]所述高速数据采集模块连接在换能元件以及采样电阻上，在执行瞬间即可采集到换能元件的电压值以及串联的采样电阻的电压值；所述换能元件与采样电阻串联，采样电阻的电阻值远远低于换能元件的桥阻值。
[0022]本专利技术采用将能量转换控制部分和仪器上位机部分分开，可以将发火能量控制模块采用串口通讯(也可以使用RS485、USB、CAN、以太网接口等)连接，发火能量控制模块可以靠近换能元近距离连接，降低由于换能元引线带来的误差。
[0023]本专利技术的工作模式选择开关，不但可以选择工作模式，将选择开关置于“0”档，还可以在更换换能元件时，确保发火回路“接地”，达到安全保护的作用。
[0024]技术效果：本专利技术在不影响发火体系的特性状态下，更精确实现测量对换能元施加的电能量、加电的脉宽、起爆时间、起爆电流。使得测试数据更精确、更安全、更简化、更可靠。同时提高试验效率，降低试验测试成本。本专利技术可用于换能元的恒流发火、恒压发火、电容发火工作模式，测量能量精度可达5％毫焦耳级别。可用于半导体桥、桥丝、桥膜电阻等换能元测量。本设备将能量控制部分与上位机分开，可达到3米以上安全距离，使用药剂实验，起爆时达到安全防护的作用。本专利技术设备成本低，实用价值高，且可以确保测试操作者的人身安全。
附图说明：
[0025]图1为本专利技术的MEMS换能元输入能量测试原理示意图。
[0026]具体实施方法：
[0027]一种基于MEMS换能元的发火输入能量测试设备，包含发火能量控制模块、选择开关、保护开关上位机、换能元件、采样电阻、高速数据采集模块；所述发火能量控制模块由能量输入模块和发火控制模块、电源管理电路三部分集成在一起，所述发火控制模块包含通讯电路、MCU控制器与发火控制电路；所述能量输入模块包括可调电流恒流源、可调电压恒压源、电容放电电路三种模式的供电电路。所述“可调电流恒流源”供电电路可以根据控制，将电流输出调整到测试使用的恒流值，并控制回路接通发火功能；所述“可调电压恒压源”供电电路可以根据控制，将电压输出调整到测试使用的恒压值，并控制回路接通发火功能；所述“电容放电电路”可以根据控制，将其接入回路接通发火功能。
[0028]所述选择开关与保护开关串联，当选择开关在停止工作选择状态或保护开关在保护状态，都不能启动发火，从而达到保护状态；所述换能元件与采样电阻串联；所述选择开关选择能量输入模块的某一模式导通。
[0029]所述高速数据采集模块连接在换能元件以及采样电阻上，在执行瞬间即可采集到换能元件的电压值以及采样电阻的电压值；所述采样电阻的电阻值远远低于换能元件的桥阻值。
[0030]一种基本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于MEMS换能元的发火输入能量测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
①
各模块电路连接：在换能元能量测试时，选择开关和保护开关连接发火能量控制模块，并选择一定能量输入模式连接换能元件与采样电阻；所述发火能量控制模块由能量输入模块和发火控制模块、电源管理电路三部分集成；所述发火控制模块包含通讯电路、MCU控制器与发火控制电路；所述能量输入模块包括可调电流恒流源、可调电压恒压源、电容放电电路三种模式的供电电路；
②
设置参数：通过上位机设定工作参数，如工作电压或工作电流，传输至发火能量控制模块，控制选择开关和保护开关选择能量输入模块的所需模式导通，施加到换能元件以及采样电阻上；
③
采集数据：高速数据采集模块连接在换能元件以及采样电阻上，在执行瞬间即可采集到换能元件的电压值Vs以及采样电阻的电压值Vt，并计算出其通过电流值Is，即得出通过换能元件的放电电流；
④
得到输入能量：根据测试药剂和换能元特性数据，配合光靶采集发火时间tf，计算发火前输入能量；换能元输入瞬时功率：输入到换能元的能量：(从t0到tf)通过高速采集卡可以得出放电过程的电压瞬时数据、电流瞬时数据，乘采集时间间隔时差，得出瞬时能量，积分后得出整个放电过程的输入换能元电量积分值，从而逐点将积分能量值...
【专利技术属性】
技术研发人员：周浩楠，李伟辰，李宋，张亚婷，
申请(专利权)人：北京智芯传感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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