[發明專利]小口徑轉管火炮旋轉身管表面溫度在線測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201711037016.X
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107884076B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 李笑娟;張磊;楊勝;董學義;楊英;劉偉;白晶;田永豐;張萍;耿棟;張薇;陳慧媛;孫兵;陳蕊;劉文昌;韓二偉
• 申請（專利權）人: 西安昆侖工業（集團）有限責任公司
• 主分類號: G01J5/10
• 分類號: G01J5/10
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種小口徑轉管火炮旋轉身管表面溫度在線測試方法，所用裝置包括數據采集系統和安裝調節架，還包括在線式紅外探測器、耐高溫電纜、分離式電子變換器和現場紅外校準儀；在線式紅外探測器通過M4標準安裝螺母固定在安裝調節架上，所述的在線式紅外探測器的光軸與被測火炮旋轉身管軸線相垂直；在線式紅外探測器的輸出端通過耐高溫電纜接分離式電子變換器的輸入端，分離式電子變換器的輸出端接數據采集系統的輸入端；現場紅外校準儀提供升溫范圍50～500℃、測溫誤差為0.8℃、穩定度為0.3℃和目標發射率為0.95的標準溫度源，所述測試方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、選用測試裝置指標、參數；

在線式紅外探測器，光譜響應2.3μm，測量范圍50℃-600℃，動態響應時間1ms，光學分辨率22:1，最小測量目標0.5mm；

耐高溫電纜，電纜直徑2.8mm，金屬護套外徑8mm，封裝公制螺紋M12×1.5，適用外部環境溫度250℃；

分離式電子變換器，工作電壓8-36VDC，輸出方式0-5V，發射率范圍0.1-1.1，溫度分辨率0.1℃，測量精度0.3％讀數，溫度單位℃，瞄準方式為激光瞄準，適用外部環境溫度-25-85℃；

數據采集系統，采樣率1MS/s/CH，分辨率16bit，通道數16通道；

安裝調節架，探測器標準安裝螺孔M4×1，高度500mm～1650mm，俯仰、水平可調，俯仰調節角度0-180°，水平調節角度0-360°，最大承載重量12kg；

現場紅外校準儀，升溫范圍50～500℃，分辨率0.1℃，最大測溫誤差0.8℃，最大穩定度0.3℃，目標發射率0.95；

步驟二、測試裝置安裝聯接、參數設置；

將在線式紅外探測器通過M4×1螺母固定在安裝調節架上，對安裝調節架進行水平、垂直距離調節，使在線式紅外探測器的光軸與每根被測身管平行、探測面與每根身管測試點的距離D為5m，則探測視場S為0.23m；

在線式紅外探測器的輸出端接耐高溫電纜的一端，耐高溫電纜的另一端接分離式電子變換器的輸入端，分離式電子變換器的輸出端接數據采集系統的輸入端；

設置現場紅外校準儀的預置溫度為300℃，目標發射率為0.95，對現場紅外校準儀進行升溫、保溫；

接通分離式電子變換器的15V工作電源，設置溫度輸出信號為0～5V，發射率為0.95，透射率為1，響應時間為1ms，溫度下限值為50℃，溫度上限值為400℃，溫度靈敏度為70℃/V，溫度單位為℃，峰值保持為不激活，激光瞄準開關為打開；

設置數據采集系統的采集率為1MHz/CH，觸發方式為自動觸發，采集通道為通道1，電壓量程為5V；

步驟三、測試裝置現場校準、激光瞄準；

現場校準：將安裝調節架水平逆時針旋轉90°，并對高度、俯仰角和水平角進行調節，使在線式紅外探測器的激光點對準現場紅外校準儀的黑體爐圓心；待現場紅外校準儀的爐溫持續穩定在300℃±0.3℃時，對測試裝置進行現場校準；直接讀取此時數據采集系統的電壓差值U，則校準誤差△等于電壓差值U乘以溫度傳感器的靈敏度70℃/V、加上溫度下限值50℃、再減去溫度實際值300℃；

△＝U×70+50－300

激光瞄準：將安裝調節架水平順時針旋轉90°，將在線式紅外探測器的激光點對準被測身管外徑的被測點，對安裝調節架進行高度、俯仰角和水平角微調，使激光點正好與被測點相重合，測量、記錄此時的探測距離D和探測視場S，探測距離D和探測視場S的單位均為m；

步驟四、全過程溫度信號在線采集；

火炮發射前，進行測溫裝置的機械安裝與電聯接，在溫度信號還未到來時，數據采集系統采用監測模式，自動完成身管溫度初始值的測量；

火炮發射時，多根身管會圍繞同一圓心進行高速旋轉，隨著火炮射擊發數的增多，每根身管的溫度都會持續上升；由于測試裝置的探測面一直對準著每根身管上的每個測試點，所以，一旦溫度信號到來時，數據采集系統采用存儲觸發模式，自動采集、記錄、顯示被測溫度信號；

火炮發射后，溫度信號仍在變化，數據采集系統仍采用存儲觸發模式，繼續對溫度信號進行采集，直至獲取溫度全部有效數據才結束采集，并對已采集的數據進行存儲、調用和回放；

步驟五、數據測量、數據處理；

數據測量：采用一對垂直光標進行測量；在回放的溫度波形數據上，將光標1移動到波形初始值的第一個關注點上，將光標2移動到波形峰值的另一個關注點上，屏幕上依次顯示出第一個關注點的測量值、第二個關注點的測量值、兩關注點的測量差值以及兩關注點的時間差值；

數據計算：溫度測量結果T等于關注點的電壓差值U′乘以溫度傳感器的靈敏度70℃/V，再加上溫度下限值50℃，減去校準誤差△；

T＝U′×70+50-△

式中，校準誤差△為1.4℃，數據采集系統所測電壓差值為4.6V，轉換為溫度差值為4.6×70+50－1.4﹦370.6℃。