电离信号接收器、制备工装、方法及火工装置测试系统
技术领域
本发明涉及电离信号接收器、制备工装、方法及火工装置测试系统，适用于多路线性火工装置工作时间及其高同步性测试，属于火工测试技术领域。
背景技术
工作时间同步性是火工装置特性和功能的重要指标之一，线性火工装置工作时间为爆轰波从导爆索的一端传爆至另一端所用的时间，同步性指两路或两路以上导爆索同时接受相同刺激量时，火工装置各路导爆索工作时间的一致性。
我国火工装置工作时间测试现在主要用手工断-通纸制靶、断-通探针靶进行测试，其原理为当火工装置工作时产生电离子，将手工断-通纸制靶或断-通探针靶两极针导通，使靶线两端施加的电压发生陡变化，由此判读火工装置的工作时间。
多路线性火工装置工作时间、同步性测试沿用传统的多个断-通纸制靶板。该靶板为手工制作，将长约100mm、直径Φ0.5mm的保险丝用宽度17mm的透明胶带粘在尺寸为10mm×50mm，厚度为0.5mm的纸板上，并将纸板中央的保险丝切开1个0.5mm的缺口。这种断-通纸制靶板需临时手工制作，切口一致性差，时间长了保险丝也会氧化，影响测试。靶板安装时需固定在线性火工装置输出端，不易操作。以上断-通纸制靶板在多路线性火工装置同步性测试时使用局限性很大。
探针靶是将两根漆包线双绞、切平、齐后插入药剂内，该种靶需在火工装置测试部位用Φ1mm的钻头手工、慢速钻出5mm深、Φ1mm的孔，我国现有未露药线性火工装置输出端端面不适合用此类探针靶进行工作时间测试。
现我国部份多路线性火工装置要求不同步时间应不超过1000ns，目前使用的断-通纸制靶(同一输出端)测试误差为5ns～350ns范围，影响线性火工装置同步性测试的准确性。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供电离信号接收器、制备工装、方法及火工装置测试系统，解决多路线性火工装置工作时间同步性要求高的难题。
本发明解决技术的方案是：一种纳秒级电离信号接收器，该信号接收器包括酚醛塑料和压注在酚醛塑料上的2N根漆包线，N大于等于1，每两根漆包线为一组，每组的两根漆包线间距一致，一端包覆在酚醛塑料内且端面与酚醛塑料端面平齐，接收线性火工装置工作时产生的电离信号，另一端伸出酚醛塑料外，作为极针输出；各组之间的漆包线互为备份。
所述同一组的两根漆包线间距为1.15cm～1.20cm。
本发明的另一个技术解决问题是：上述纳秒级电离信号接收器制备工装，包括底模板、螺钉、底板、针板、型腔板、浇口板、熔池板、冲头，其中：
底板为中部设有1个上下贯通的空腔，放置在底模板上，针板包括2N个极针定位孔，位于底板上方；型腔板包含用于注入酚醛塑料的腔体，位于针板上方；浇口板包括2N个极针定位孔和浇注通道，位于型腔板的上方；熔池板包括熔池，位于浇口板上方；冲头位于熔池板熔池内；安装后，针板的极针定位孔位于底板的空腔正上方，针板、浇口板上的2N个极针定位孔的位置一一对应，并且各板相应位置的极针定位孔上下同轴对齐，型腔板中腔体正对2N个极针定位孔的位置，轮廓大于2N个极针定位孔的最大包络；熔池板熔池与浇口板的浇注通道相通，浇口板的浇注通道与型腔板中腔体相通；压注前，漆包线从依次穿过底板的空腔、针板的极针定位孔，型腔板中腔体和浇口板的极针定位孔；压注时，酚醛塑料注入熔池板熔池中，冲头挤压酚醛塑料通过浇口板的浇注通道进入型腔板中腔体。
所述针板和浇口板的极针定位孔间距精度高于0.05mm。
上述纳秒级电离信号接收器制备工装还包括螺钉用于将底板与针板固定在一起。
上述纳秒级电离信号接收器制备工装还包括定位销，针板、型腔板、浇口板、熔池板相应位置设有定位孔，直径0.10mm。
基于上述工装的纳秒级电离信号接收器制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(s1)、根据底板、针板、型腔板、浇口板的厚度将漆包线剪成与底板、针板、型腔板、浇口板的厚度和相等的长度；
(s2)、清洗底模板、螺钉、底板、针板、型腔板、浇口板、定位销、熔池、冲头；
(s3)、将针板、型腔板、浇口板、熔池通过定位销进行组合，然后通过螺钉安装在底板上，冲头放在熔池上，最后放在底模板上进行预热，预热温度为150℃～180℃；
(s4)将酚醛塑料装入瓷盘内，摊展开使料层的厚度均匀，放在干燥箱温度为60℃～80℃下预热不少于1h；
(s5)、取出已经预热的组合压注工装底模板、螺钉、底板、针板、型腔板、浇口板、定位销、熔池、冲头，取下熔池、冲头，将已剪好的漆包线逐一旋入针板、浇口板插漆包线孔内，然后把压注工装组合好后继续预热，预热温度150℃～180℃；
(s6)、取出已预热的组合压注工装，将已经预热、预热温度60℃～80℃、预热时间不少于1h的酚醛塑料加入已预热的组合压注工装进行压制，压制过程中将酚醛塑料加入组合压注工装后，使冲头加热5～20s后再加压压制；压制压力为6MPa～10MPa，压制温度为150℃～180℃，保压时间大于3min，在压制期间压力降压不大于3MPa；
(s7)、将组合压注工装分开，取出电离信号接收器；
(s8)、压注后将冷却至室温的电离信号接收器清除毛刺，信号接收端露出的漆包线齐根剪掉，然后锉去露出信号接收端的漆包线，最后在粗砂布上粗磨、在细砂子上精磨；
(s9)、将电离信号接收器引线端漆包线15mm～20mm范围内绝缘漆层去掉并浸锡，N/2组为图示左边两根漆包线2，作红色，N/2组为图示右边两根漆包线2，不作色。
一种使用上述电离信号接收器的线性火工装置工作时间无损测试系统，其特征在于包括电离信号接收器、靶线盒、数据采集系统；
靶线盒提供多通道预设直流电源电压或0V电压信号，每个通道的电压输出端连接被测靶线信号，电压输入端连接数据采集系统。当被测靶线信号断开时靶线盒电压输出端、电压输入端提供预设电压信号；当被测靶线信号接通时，靶线盒电压输出端、电压输入端提供0V电压信号；
电离信号接收器的信号接收端紧靠被测线性火工装置的输出端面，电离信号接收器引线端连接靶线盒的电压输出端，靶线盒的电压输入端连接数据采集系统，被测线性火工装置不工作时，靶线盒提供预设电压信号，被测线性火工装置工作时，在性火工装置输出端产生电离，电离信号接收器接收线性火工装置工作时产生的电离信号，极针连通，靶线盒提供0V电压信号；
数据采集系统采集靶线盒的电压输入端电压信号变化，以此来判读线性火工装置工作时间和工作时间同步性。
所述电离信号接收器信号接收端面形状与线性火工装置输出端形状匹配，以更好的贴合线性火工装置输出端面。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)、本发明为电离信号接收器设计了标准工装，可以工业化生产，极针间距能够精确控制，满足多路线性火工装置高同步性测试需要，采用酚醛塑料、漆包线生产的电离信号接收器可以长期存放、即用即取。
(2)、本发明电离信号接收器信号接收端面形状与线性火工装置输出端形状匹配，以更好的贴合线性火工装置输出端面，易安装，减少了多路线性火工装置工作时间同步性测试的准备时间。
(3)、本发明极针间距一致性好、精度高，正面直接收电离信号、安装面一致、贴合爆炸面，提高了多路线性火工装置同步性测试的精度，精度由传统的小于350ns提高为小于60ns。
(4)、本发明电离信号接收器紧密贴合在多路线性火工装置输出端爆炸面，不会损伤线性火工装置，满足线性火工装置工作时间同步性的测试需要。
附图说明
图1(a)为本发明实施例电离信号接收器信号接收端尺寸示意图；
图1(b)为本发明实施例电离信号接收器剖面示意图；
图2为本发明实施例电离信号接收器压注工装示意图；
图3为本发明实施例压注工装针板、浇口板插线孔尺寸示意图；
图4(a)为本发明实施例电离信号接收器连接线性火工装置示意图；
图4(b)为本发明实施例电离信号接收器连接线性火工装置剖面示意图；
图5为本发明实施例工作时间连接测试简图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
如图1(a)、图1(b)所示，本发明一种多路线性火工装置工作时间测试用的纳秒级电离信号接收器，包括酚醛塑料1和压注在酚醛塑料1上的2N根漆包线2，N大于等于1，每两根漆包线2为一组，每组的两根漆包线2间距一致、为1.15cm～1.20cm，一端包覆在酚醛塑料1内且端面与酚醛塑料1端面平齐，接收线性火工装置工作时产生的电离信号，另一端伸出酚醛塑料1外，作为极针输出；各组之间的漆包线2互为备份。
为了保证测试精度，控制2N根漆包线2的位置精度高于0.05mm，达到线性火工装置电离信号同时到达2N根漆包线2端面。将2N根漆包线2分成N组，其中N/2组为图示左边两根漆包线2，作红色，N/2组为图示右边两根漆包线2，不作色。
如图2所示，纳秒级电离信号接收器制备工装包括底模板3、螺钉4、底板5、针板6、型腔板7、浇口板8、定位销9、熔池10、冲头11，其中：
底板5为中部设有1个上下贯通的空腔，放置在底模板3上，针板6包括2N个极针定位孔，位于底板5上方；型腔板7包含用于注入酚醛塑料1的腔体，位于针板6上方；浇口板8包括2N个极针定位孔和浇注通道，位于型腔板7的上方；熔池板10包括熔池，位于浇口板8上方；冲头11位于熔池板10熔池内；安装后，针板6的极针定位孔位于底板5的空腔正上方，针板6、浇口板8上的2N个极针定位孔的位置一一对应，并且各板相应位置的极针定位孔上下同轴对齐，型腔板7中腔体正对2N个极针定位孔的位置，轮廓大于2N个极针定位孔的最大包络；熔池板10熔池与浇口板8的浇注通道相通，浇口板8的浇注通道与型腔板7中腔体相通；压注前，漆包线2从依次穿过底板5的空腔、针板6的极针定位孔，型腔板7中腔体和浇口板8的极针定位孔；压注时，酚醛塑料1注入熔池板10熔池中，冲头11挤压酚醛塑料1通过浇口板8的浇注通道进入型腔板7中腔体。
针板6和浇口板8的极针定位孔间距精度高于0.05mm。螺钉4用于将底板5与针板6固定在一起。针板6、型腔板7、浇口板8、熔池板10相应位置设有定位孔，定位销9依次贯穿针板6、型腔板7、浇口板8、熔池板10的定位孔，将针板6、型腔板7、浇口板8、熔池板10对正、安装在一起。针板6、浇口板8的极针定位孔的直径大于漆包线2直径0.10mm。
上述电离信号接收器制备方法步骤如下：
(s1)、根据底板5、针板6、型腔板7、浇口板8的厚度将漆包线2剪成与底板5、针板6、型腔板7、浇口板8的厚度和相等的长度；
(s2)、清洗底模板3、螺钉4、底板5、针板6、型腔板7、浇口板8、定位销9、熔池10、冲头11；
(s3)、将针板6、型腔板7、浇口板8、熔池10通过定位销9进行组合，然后通过螺钉4安装在底板5上，冲头11放在熔池10上，最后放在底模板3上进行预热，预热温度为150℃～180℃；
(s4)将酚醛塑料1装入瓷盘内，摊展开使料层的厚度均匀，放在干燥箱温度为60℃～80℃下预热不少于1h；
(s5)、取出已经预热的组合压注工装底模板3、螺钉4、底板5、针板6、型腔板7、浇口板8、定位销9、熔池10、冲头11，取下熔池10、冲头11，将已剪好的漆包线2逐一旋入针板6、浇口板8插漆包线2孔内，然后把压注工装组合好后继续预热，预热温度150℃～180℃；
(s6)、取出已预热的组合压注工装，将已经预热、预热温度60℃～80℃、预热时间不少于1h的酚醛塑料1加入已预热的组合压注工装进行压制，压制过程中将酚醛塑料1加入组合压注工装后，使冲头11加热5～20s后再加压压制；压制压力为6MPa～10MPa，压制温度为150℃～180℃，保压时间大于3min，在压制期间压力降压不大于3MPa；
(s7)、将组合压注工装分开，取出电离信号接收器；
(s8)、压注后将冷却至室温的电离信号接收器清除毛刺，信号接收端露出的漆包线2齐根剪掉，然后锉去露出信号接收端的漆包线2，最后在粗砂布上粗磨、在细砂子上精磨；
(s9)、将电离信号接收器引线端漆包线2在15mm～20mm范围内绝缘漆层去掉并浸锡，N/2组为图示左边两根漆包线2，作红色，N/2组为图示右边两根漆包线2，不作色。
多路线性火工装置工作时间同步性测试时N组均用于测试其工作时的工作时间及其同性，以防止测试数据丢失。如图3所示，为本发明极针间距由针板6、浇口板8控制，针板6、浇口板8的极针定位孔的直径大于漆包线2直径0.10mm,针板6和浇口板8的极针定位孔间距精度高于0.05mm。如图4(a)、图4(b)所示，为本发明电离信号接收器信号接收端对齐、紧密贴合在多路线性火工装置12输出端面，用胶布13固定，电离信号接收器信号接收端与多路线性火工装置12输出端面应无间隙。
现一般线性火工装置输出端为圆柱形，故电离信号接收器可以设计为圆柱形。电离信号接收器信号接收端面形状与线性火工装置输出端形状匹配，以更好的贴合线性火工装置输出端面。为方便安装，可以在设计、生产时将电离信号接收器增加连接套，通过螺纹或紧配合套筒与线性火工装置输出端连接。使用数量大、损耗大时可以用胶布进行连接。
如图5所示，线性火工装置工作时间无损测试系统包括电离信号接收器、靶线盒14、数据采集系统15。
靶线盒14提供多通道预设直流电源电压或0V电压信号，每个通道的电压输出端连接被测靶线信号，电压输入端连接数据采集系统15。当被测靶线信号断开时靶线盒14电压输出端、电压输入端提供预设电压信号；当被测靶线信号接通时，靶线盒14电压输出端、电压输入端提供0V电压信号。
电离信号接收器的信号接收端紧靠被测线性火工装置的输出端面，电离信号接收器引线端连接靶线盒14的电压输出端，靶线盒14的电压输入端连接数据采集系统15，被测线性火工装置不工作时，靶线盒14提供预设电压信号，被测线性火工装置工作时，在性火工装置输出端产生电离，电离信号接收器接收线性火工装置工作时产生的电离信号，极针连通，靶线盒14提供0V电压信号。
数据采集系统15采集靶线盒14的电压输入端电压信号变化，以此来判读线性火工装置工作时间和工作时间同步性。为了保证测试精度，数据采集系统16采样频率大于100MHz，任一通道间不同性小于50ns，同一采集卡不同性小于5ns。多路线性火工装置12输出端数量较少时，可以在用同一数据采卡进行测试，以提高测试精度、减小测试误差。按照图1～5所述的电离信号接收器、靶线盒14、数据采集系统15连接组成的一种纳秒级同步性无损测试装置，满足多路线性火工装置12同步性小1000ns的要求，测试精度小于60ns。
本发明已用于10路线性火工装置通电到10路输出端工作时间不同步性应小于1000ns的测试，测试结果通电到10路输出端工作时间不同步性为321ns～708ns，同一输出端/电离信号接收器的两组漆包线2测试的工作时间差小于55ns。满足易安装、精度高线性火工装置工作时间及同步性的测试需要。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
