基于光触发的电子测压器研究

摘要

火炮膛内动态压力是火炮在研发、设计和验收时测试的重要参数之一。各个国家都在积极研究膛压测试的方法，但是就目前来说，大多数测试方法仅能测得膛内某一点的压力。这对于研究火炮膛内压力分布，进而改造火炮结构设计与优化装药结构，预测外弹道参数等是不够的。所以有必要进行膛内多点压力的测试，然而一次试验时放置多个仪器的同步触发难题是必须要解决的。针对同步触发的难题，通过分析火炮发射的瞬态过程，在先前研制的壳体电容式电子测压器的基础之上，提出了用火药燃烧的光信号作为仪器触发的信号源的想法，本文便是针对此思想进行了研究。具体的研究如下：
　　（1）分析了火炮的发射过程，提出了用光信号作为仪器触发源的想法，并对整体结构进行了设计与验证。
　　（2）针对光的传播介质—光窗，进行了详细的结构设计，并运用ANSYS对其强度进行了分析，同时又对光窗与金属的封接技术进行了介绍。最后针对开设光窗后对壳体整体的电磁屏蔽效果的影响进行了分析，之后又提出来解决此问题的方法。
　　（3）针对该仪器进行了详细的硬件电路的设计，主要有：光电触发电路的设计；瞬变小电容测量电路的设计；时序控制电路设计以及红外通信电路的设计。最后提出用超级电容代替测压器中传统锂电池的想法，用实验验证其相关性能。
　　（4）设计了系统主控单元的程序，并用图形化编程语言LabVIEW完成了上位机软件的编写，新的上位机软件功能更加强大，界面更加友好。最后针对基于外部光信号触发的系统电路进行调试，并对所采集的数据进行分析。

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1 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 膛压测试方法

1.3 膛内压力分布的国内外研究现状

1.4 本文的主要内容及安排

2 整体方案设计

2.1 火炮发射过程分析

2.2 整体方案的设计

2.3 光触发可行性分析

2.4 本章小结

3 光窗的设计与相关结构仿真分析

3.1 光窗的设计与封接

3.2 壳体结构仿真与分析

3.3 测压器端盖仿真与分析

3.4 测压器模态分析

3.5 电磁屏蔽的研究

3.6 本章小结

4 光触发电子测压器硬件电路设计

4.1 微弱光信号检测电路的设计

4.2 瞬变微小电容测量采集电路设计

4.3 新型电源的研究

4.4 本章小结

5 光触发电子测压器软件设计与系统调试分析

5.1 单片机程序的设计

5.2 时序控制

5.3 上位机软件的设计

5.4 系统调试分析

5.5 本章小结

6 总结

6.1 全文总结

6.2 本论文的创新点

6.3 下一步的工作

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研工作

致谢