爆炸场多参数存储测试系统研究及设计

摘要

爆炸场毁伤参数是评估武器杀伤效果的重要指标，爆炸场相关参数的准确测量对武器研制以及防护设计有重要意义。爆炸场毁伤相关信号包括冲击波压力、温度场、破片分布以及电磁场分布等。目前，对爆炸场信号的测量大多是针对其中某一项参数单独进行，这种测量方法最大的不足是各信号不在同一个时间和空间基准，不利于爆炸场毁伤效应的综合分析。
　　首先，针对爆炸场多种信号的测试方法及关键技术进行了研究。目前，爆炸场的瞬态磁场测试方法还不成熟，本文利用微型磁通门传感器，设计了磁场测试系统，用亥姆霍兹线圈进行了静态特性分析，在小当量爆炸环境下对磁场测试系统进行了验证。对冲击波压力测试，探索一种新的柔性薄膜传感测试方法，自制了薄膜传感器，通过激波管分析了测试系统的动态响应特性。对接触式爆炸场温度测试，建立了基于粒子群算法的滤波器补偿模型，可减小温度测量误差。
　　同时，设计了一种用于爆炸场的多参数存储测试系统，对电磁、冲击波压力和温度信号实现采集存储。实现多个信号在时间维度上的统一参考基准，不仅可直接观察各信号到来的先后顺序，也为分析信号（如电磁干扰）间相互干扰提供可溯源的依据。目前的存储测试系统由传感器、调理电路、控制电路、存储器及电源组成，置于保护壳体内，埋设于爆炸场。完成试验结束后，通过计算机软件读取测量结果。本文针对各信号特点，研究了系统的触发以及分区存储等问题，实现了多参数存储测试电路硬件设计，验证了系统功能。

目录

声明

摘要

1．1．1研究背景

1．1．2课题研究意义

1．2毁伤理论及毁伤评估准则

1．2．1冲击波及其毁伤准则

1．2．2热效应毁伤参数及毁伤评估

1．2．3破片毁伤

1．2．4爆炸场电磁干扰及其他毁伤效应

1．3爆炸场毁伤测试方法及研究现状

1．3．1冲击波压力测试

1．3．2热效应毁伤参数及爆温研究现状

1．3．3磁场测试方法及研究现状

1．4章节安排

第二章爆炸场瞬态磁场测试研究

2．1爆炸场磁场测试背景

2．2传感器的选择及工作原理

2．2．1磁通门传感器及其工作原理

2．2．2传感器特性参数及工作原理

2．3瞬态磁场测试系统

2．4磁场测试系统静态性能指标研究

2．4．1外磁场强度与测试电路输出关系

2．4．2电流方向改变时磁场强度与电路输出关系

2．4．3磁场与敏感轴夹角与电路输出电压间关系

2．5爆炸场磁场测试应用

2．6磁场测试结果分析

2．7本章总结

第三章柔性传感冲击波压力测试方法

3．1柔性传感器研究目的及意义

3．2 PVDF压电薄膜及其特性

3．3薄膜压电传感器封装制作

3．3．1压电薄膜特性描述

3．3．2压电传感器封装

3．4压电薄膜传感器的调理电路

3．5基于激波管的动态参数实验

3．5．1动态特性实验系统组成

3．5．2激波管工作原理

3．6对薄膜传感器的初步验证实验

3．7本章总结

第四章爆温测试传感器动态特性补偿方法研究

4．1爆温测试背景

4．2热电偶测温原理及动态参数

4．2．1热电偶测温原理

4．2．2热电偶动态特性参数

4．3热电偶动态补偿滤波器模型的建立

4．4本章总结

第五章多参数存储测试系统设计

5．1多参数存储测试系统设计方案

5．2多参数存储测试技术研究

5．2．1存储测试技术实现方法

5．2．2装置内触发信号的选择

5．2．3存储容量划分

5．3硬件电路实现

5．3．1芯片选择及相关电路参数计算

5．3．2控制电路设计

5．3．3通道切换电路设计

5．3．4模数转换(A／D)电路设计

5．3．5存储电路设计

5．3．6通信接口电路设计

5．3．7电源电路设计

5．4模块功能验证

5．4．1 A／D模块功能验证

5．4．2存储器模块功能验证

5．5系统功能验证

5．6本章总结

6．1总结

6．2不足与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢