爆炸自由场冲击波测试系统设计

摘要

爆炸冲击波是表征武器毁伤效能的重要组成部分，冲击波超压、正压持续时间和冲量则是评价常规兵器毁伤效能的主要参数，精确的测得相关参数对弹药威力评估及研制有着非常重要的指导意义。目前冲击波测试一般分为地面超压测试和自由场超压测试，前者的作用过程受环境因素干扰明显，导致地面超压的测试结果与弹药实际威力评估的误差较大。而自由场超压测试是在周边没有障碍物或近似无影响下的条件下完成的，可提高测试的准确性，因此对爆炸自由场的冲击波测试方法研究显得尤为重要。
　　鉴于此，本文采用存储测试原理完成了爆炸自由场冲击波测试系统的设计，主要包括系统结构、工作原理、软硬件设计、数据处理方法等，并将同步技术应用其中，使相互独立工作的系统之间具有统一的时间基准，从而为数据处理提供可靠依据。
　　本文首先对比了不同类型压力传感器的优缺点，选用了PCB公司的137系列传感器，设计了专门的适配电路，使其误差在2％以内，大大提高了测试精度。由于测试现场环境十分恶劣，为提高系统的通用性及可靠性，采用FPGA进行各逻辑电路的集成设计，主要包括AD转换器的时序控制、采样频率的可编程控制、触发控制器及地址发生器等。而单片机的主要任务是负责数据传输、电源管理与控制、整合秒脉冲上升沿与触发信号上升沿的时间差值。这种紧凑的设计减小了系统体积且降低系统功耗，并且设计的系统已在靶场环境下进行了静爆试验。表明该系统能满足冲击波的测试要求，具有很好的实用性和应用前景。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 存储测试研究概况

1．2．2 爆炸自由场冲击波理论研究现状

1．3 本文研究的主要内容

第二章 爆炸自由场冲击波相关理论

2．1 爆炸冲击波的形成与传播

2．2 自由场冲击波的主要参数

2．2．1 超压峰值

2．2．2 正压持续时间

2．2．3 比冲量

2．3 自由场冲击波的反射

2．4 测试系统的技术指标

2．4．1 系统设计原则

2．4．2 技术指标

2．5 系统功能设计

2．6 系统状态设计

2．7 本章小结

第三章 传感器选型及适配电路设计

3．1 各类传感器简介

3．2 自由场传感器选型

3．3 传感器适配电路设计

3．3．1 电源升压电路

3．3．2 放大倍数可调电路

3．3．3 偏置电路

3．3．4 滤波电路

3．4 传感器适配电路性能测试

3．5 本章小结

第四章 关键技术及其实现

4．1 采集存储模块

4．1．1 AD转换工作原理

4．1．2 AD电路

4．1．3 存储电路

4．2 触发电路

4．3 接口电路

4．4 同步单元

4．4．1 GPS同步原理

4．4．2 GPS选型

4．4．3 时间校准

4．4．4 时间整合

4．5 电源管理

4．5．1 定时上电

4．5．2 电源电路

4．6 计算机管理与数据处理系统

4．6．1 主菜单

4．6．2 文件I/O

4．6．3 多数据比较

4．7 电路安装与防护结构

4．7．1 安装壳体

4．7．2 防护外壳

4．8 本章小结

第五章 性能测试与结果分析

5．1 同步性测试

5．2 高低温性能分析与试验

5．3 现场试验

5．3．1 现场试验情况

5．3．2 同步性分析

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢