基于虚拟仪器的膛口噪声和烟雾测试系统研究

摘要

随着世界各国军事水平的提高，各类枪械和弹药不断推陈出新，对膛口噪声和膛口烟雾的研究也从未停止过。膛口噪声会对射击人员的听力造成很大损伤，膛口烟雾会影响射击精度并暴露射手位置。因而对膛口噪声和烟雾测试系统的研究具有重要意义。
　　本文对膛口噪声和烟雾测试方法进行深入的研究与分析，在虚拟仪器技术的支持下，针对膛口噪声声压级和膛口烟雾透光率，设计了一套膛口噪声和烟雾测试系统。本文设计的测试系统主要包括膛口噪声测试和膛口烟雾测试两个子系统。硬件平台采用高速单片机作为核心控制器，外围配有高速ADC、高速SRAM和USB通信接口等模块。在系统控制软件方面，实现了AD转换、采样率控制以及USB通信等功能。基于虚拟仪器的PC终端软件实现了对整个测试系统的控制和数据处理功能，包括数据帧解析、频率计权、声压级计算、烟雾扩散状态判断以及生成测试报告等。
　　通过仿真和实验的方法验证了测试系统各模块功能的完整性和有效性。实验结果表明:膛口噪声测试子系统峰值声压级测试精度能够达到±1.0dB;膛口烟雾测试子系统能有效测试膛口烟雾量的大小并且透光率分辨率小于0.5％。本课题设计的膛口噪声和烟雾测试系统具有可靠性高、人机交互性好、成本低等优点，具有可观的应用前景。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 膛口噪声测试技术研究概述

1．3 频率计权实现方法研究概述

1．4 膛口烟雾测试技术研究概述

1．5 论文的研究内容与组织架构

2 膛口噪声和烟雾测试系统总体方案设计

2．1 膛口噪声和烟雾测试系统设计指标

2．2 膛口噪声和烟雾测试系统组成

2．2．1 膛口噪声测试子系统组成

2．2．2 膛口烟雾测试子系统组成

2．3 膛口噪声和烟雾测试系统工作流程

2．4 膛口噪声和烟雾测试系统控制器选择

2．5 本章小结

3 膛口噪声和烟雾测试系统硬件设计

3．1 膛口噪声测试子系统硬件研究与设计

3．1．1 噪声测试前端的研究及选型

3．1．2 高速单片机最小系统设计

3．1．3 AD转换模块设计

3．1．4 外部SRAM存储模块设计

3．1．5 通信接口模块设计

3．1．6 电源模块的选型

3．2 膛口烟雾测试子系统硬件研究与设计

3．2．1 激光测试前端的研究及设计

3．2．2 信号调理模块的研究与设计

3．2．3 排烟控制模块的设计

3．3 PCB设计与制作

3．4 本章小结

4 膛口噪声和烟雾测试系统控制软件设计

4．1 膛口噪声和烟雾测试系统控制软件整体方案设计

4．2 膛口噪声和烟雾测试系统采样程序设计

4．2．1 AD转换程序设计

4．2．2 外部SRAM读写程序设计

4．3 膛口噪声和烟雾测试系统控制程序设计

4．3．1 采样频率控制程序设计

4．3．2 系统增益控制程序设计

4．4 膛口噪声和烟雾测试系统USB通信程序设计

4．4．1 USB通信的实现

4．4．2 USB固件程序设计

4．5 本章小结

5 膛口噪声和烟雾测试系统PC终端软件设计

5．1 Labview简介

5．2 膛口噪声和烟雾测试系统PC终端软件整体功能设计

5．3 膛口噪声和烟雾测试系统USB驱动的实现

5．4 膛口噪声测试PC终端软件设计

5．4．1 膛口噪声测试PC终端软件整体方案设计

5．4．2 频率计权程序设计

5．5 膛口烟雾测试PC终端软件设计

5．5．1 膛口烟雾测试PC终端软件整体方案设计

5．5．2 生产者／消费者架构设计

5．5．3 数据帧解析程序设计

5．5．4 烟雾扩散状态判断程序设计

5．6 本章小结

6 膛口噪声和烟雾测试系统性能测试与验证

6．1 膛口噪声测试功能验证

6．1．1 膛口噪声测试子系统各功能模块验证

6．1．2 膛口噪声测试子系统整体功能验证与分析

6．2 膛口烟雾测试功能验证

6．2．1 膛口烟雾测试子系统各功能模块验证

6．2．2 膛口烟雾测试子系统整体功能验证与分析

6．3 本章小结

7 总结与展望

7．1 全文工作总结

7．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况