基于压电传感器的零点漂移改善电路的研究

针对弹药发射及侵彻过程中高速大量程冲击信号的测量需求,设计了一种基于电荷传感器的高冲击弹载侵彻加速度测量电路,解决了常规弹载记录仪在侵彻过程中压电传感器因高过载而产生的严重信号值零点漂移的现象;通过对压电传感器的零点漂移现象的机理分析以及推导电荷转换等效电路中零点漂移电压的相关表达式,提出在前端采集的调理电路中用晶体管与运算放大器搭建了加推挽电流放大级的电荷放大器的方案,增强电路驱动能力,加快压电传感器放电速度;改善电路可替代例如小波分析等事后处理数据消除零点漂移的算法,在信号源头处解决零点漂移现象,并且实现在FPGA中搭建FIR滤波器对信号进行滤波,去除机械结构共振与传感器安装谐振造成的信号失真现象,满足测量常规弹药侵彻过程高过载连续动态特性的实时性测量,对研究这类工程问题的人员实现对测量电路改进具有指导意义。     

旋转弹用MEMS惯性测量组合数据硬回收系统设计

针对常规弹药在高温、高压、高过载等恶劣发射环境和弹体狭窄尺寸限制下,传统的弹载数据记录器无法可靠工作并无法安装等问题,提出了一种新型的适用于MEMS惯性测量组合数据硬回收系统的设计方法。该系统采用数字信号处理器控制高速模数转换芯片,将采集到的MEMS惯性器件输出模拟量转化为数字量后存入FLASH存储器中,实现对弹体整个飞行过程中相关飞行参量的准确记录。通过对某次靶场实验数据记录和显示,该系统能够完整地记录弹体飞行过程中的参量数据,具有小型化、抗高过载、采样率高、噪声输出小等优点,对常规弹药发射、飞行以及着地全过程的姿态、位置信息的动态测量有一定的工程应用价值。     

放入式电子测压器的校准技术研究

电子测压器是理想的火炮膛压测试仪器,用经过静态标定的测压器测得的火炮膛压峰值与铜柱测压器测得的峰值相比散布很大.究其原因可能是选用的压力传感器的带宽无法完全覆盖膛压信号的带宽,也可能是火炮发射时的恶劣环境改变了传感器的动态特性.针对上述问题,通过准δ函数校准法得出压力传感器的频响特性完全满足测量膛压的要求.设计了模拟膛压校准装置,能模拟火炮膛内高温高压环境,产生幅值在80 MPa~800 MPa,脉宽在10 ms~20 ms的压力信号.实弹测试数据表明,经过模拟应用环境校准后的测压器所测压力峰值分布稳定性好、置信度高.     

基于过载上电的弹载飞行数据记录仪研究

弹载飞行数据记录仪安装在智能弹药内,测量并记录弹体的外弹道飞行位姿数据,在炮弹发射过程中要承受巨大过载。微机电系统(MEMS)惯性传感器是弹体位姿测量系统的重要组成部分,其机械结构在上电状态下难以承受高过载冲击,因此需要一种自动上电电路,保证在炮膛冲击后再给位姿测量系统供电;另外,还需要保证数据记录仪在高过载环境下稳定、可靠地运行。针对上述问题,提出了一种记录仪受过载冲击后自动给测量系统上电的方法,使MEMS惯性传感器在过载冲击过后开始工作;采用过载开关冗余设计,提高过载开关的可靠性;采用供电电源冗余设计,提高系统供电的可靠性;通过系统灌封的方式,提高了系统结构的抗过载能力。通过试验验证了过载上电、锂电池供电回路以及数据记录的可靠性,弹载飞行数据记录仪能可靠记录炮弹的位姿数据。     

多路虚拟示波记录系统的设计与实现

为了实现低成本的多路信号采集、显示与记录,以PC-DAQ硬件结构和LabVIEW软件平台为基础,采用事件结构和动态调用技术,通过对控件属性节点的读写,实现了对多路模拟信号的同步测量、实时显示和波形数据记录与回放;同时,还提供了多路同步测量光标、波形滚动与缩放,以及丰富的波形运算功能,完成了多路虚拟示波记录系统的开发,达到了低成本化的要求;通过对所设计的8通道虚拟示波记录仪进行测试标定,验证了本系统具有操作简便,结果准确可靠,显示测量软件方便宜用、界面友好等优点,较好地实现了示波记录仪的各项功能.     

一种基于电磁感应原理的角位移参数测量方法

针对目前常规弹药弹体研究领域角位移参数大动态和高精度的测量需求,提出了一种基于电磁感应原理的角位移参数测量方法,并设计了相应的角位移传感器.采用感应线圈获取弹体大转速动态范围内切割地磁场的信息,通过边沿检测和脉冲计数相结合的自适应闭环频率跟踪测量算法测量弹体旋转过程中的实时角位移参数信息,并采用周期清零的方式,消除累积误差.半实物和实物仿真试验结果表明:该角位移传感器不仅能够测量大动态范围内的角位移,拓宽测量范围从600°/s~36000°/s,而且完全消除了测量过程中的累积误差.测量误差小于0.220%,累加误差最大只有0.2°/s,实现了对弹药弹体角位移参数的实时、高精度测量,在姿态测量和地磁导航等应用领域具有一定的工程应用价值.     

基于MAX10的多通道小型化记录仪设计

针对记录仪小型化的要求,设计了一种基于MAX10的多通道小型化记录仪;MAX10是一块内部集成了多通道AD采集功能FPGA控制芯片,所以相比传统的数据记录仪少了单独的AD转换芯片以及众多模拟开关,与普通搭载了外部AD的记录仪相比,体积缩小了接近四分之一;并且实现八路采集,采样频率为1 MHz,分辨率为4096;为了应用在一些恶劣环境下,选择用SD卡作为存储设备,存储容量为32GB;若系统被撞击损毁,只需要取出SD卡,依然能方便回收采集的数据;经过测试,记录仪的8个通道均能正常采集数据,而且在系统采集数据期间,猛烈撞击装置破坏了电路板后,将SD卡取出,依然能有效回收采集的数据。     

多通道压力传感器多参数自动测试系统设计

设计了一种压力传感器自动测试系统,可实现对多路传感器和多个参数的自动切换测量.通过设计的多功能矩阵开关电路配合一台高精度数据采集器,实现选通切换与测量;采用LabVIEW设计上位机软件,实现标定数据、温度补偿数据、时漂数据显示以及计算、报表功能.实验证明：该系统可同时进行90只压力传感器的桥路电压、电阻、电流等参数测量,满足精度为1％～0.1％压力传感器批量产品检测与检定的多种测试需要.     

基于LabVIEW的噪声计电流数据处理软件设计

城轨列车的传导发射试验中对不对称编组列车和第三轨列车的噪声计电流测试需要同时使用多个传感器,并使用多通道示波器来采集多个牵引单元的噪声电流数据,通过后续处理求出加权后的噪声计电流.通过以太网口建立多通道的横河示波记录仪DL850与计算机的互联通信的方法,在LabVIEW编程环境下,设计基于LabVIEW的噪声计电流数据处理软件.测试结果表明,该软件能够将DL850采集的多通道动态时域电压信号存储至计算机中,实现多路时域信号相加、时域频域转换和频域信号加权计算,得到标准规定的噪声电流加权值,改善了城轨列车传导发射试验中数据处理的效率.     

基于皮托管的流场测试系统开发

针对流场测量采集数据处理复杂的特点,设计了基于单片机的数据采集系统,以满足多变的测试需求的基础环节;在介绍了测试原理后,给出了硬件模块及接口间的设计思路和工作过程,重点分析了软件设计流程;通过流场校验试验和测量试验,对五组压力传感器采集到的数据进行处理,验证采集系统的稳定性和流场测量装置的性能;试验结果表明:测试系统实现了对三维伴流场的测量和对传统传感器的身份识别,并提高了测试的效率;为进一步实现对其他传感器及测试系统的改造提供基础。     

基于振弦式传感器的大坝渗压监测系统设计

针对渗压自动化监测系统运行环境恶劣、可靠性要求高的特点,设计了基于振弦式传感器的大坝渗压自动化监测系统。该系统的硬件部分以LPC2368FBD为主控制器,集数据采集、数据存储、数据显示、电源管理于一体。阐述了振弦式传感器的工作原理与特性;介绍了大坝渗压自动化监测系统的硬件、软件结构和设计思想;详细分析了数据采集电路的设计原理与实现过程。将该系统样机在实验室进行了测试和试运行,频率测量精度达±1%;信号和电源防雷击和抗电磁干扰功能强;具有LCD液晶显示功能,可直接显示采集数据,且体积小、造价低,适应现场恶劣环境。     

小型高可靠分体式多冗余线位移传感器研制

为了满足新型战略导弹武器的研制需求,要求伺服机构结构紧凑,集成度高,并能够适应恶劣的工作环境和有限的空间结构,实现伺服作动器齿条位移的测量及反馈。一种小型高可靠分体式多冗余线位移传感器的研制,在传统的分体式线位移传感器的基础上,通过四冗余的结构设计,印制电阻膜的设计,零位输出可调的设计,多指型电刷受力的优化设计,实现了线位移传感器的结构小型化和紧凑化的冗余功能,能够耐高温,工作寿命长,线性精度高的性能。试验和仿真分析表明设计技术方案有效可行,能够满足伺服系统的要求。     

射孔器腔内压力测试系统的高频响应展宽研究

在射孔过程中射孔器腔内会产生二次压力脉冲,一次压力脉冲是一种对于腔内压力测试系统的抗冲击设计、频响设计以及传感器的选择的重要参数,二次脉冲是石油企业工程分析的重要参数。为了在高温、高压、高冲击环境中测得一次脉冲,为射孔器腔内压力测试系统的设计提供重要依据,延长射孔器枪内压力测试系统的使用寿命和降低高昂的成本实现信号的完整采集,保证动态测试精度,本文从实际应用需求出发,给出了系统频响展宽的总体设计方案和测试信号的技术指标。     

某便携式自动充氮装置设计

针对某舰载防空导弹发射筒使用环境比较恶劣,操作空间狭小等使用条件,传统充氮装备难以满足其使用要求的问题,设计一种便携式自动充氮装置;该装置通过采用自动控制和智能传感测量技术,实现了导弹发射筒自动排气和自动充气,有效地提高了装备的自动化程度;通过便携式设计,满足舰艇使用空间要求;通过采用多重报警和语音提示设计,有效地降低了装备的误操作率;该装置能够根据外界环境,计算发射筒内的理论气压,并对每次理论充气时间进行显示;对装置进行实际充放气试验,并记录其充放气过程,试验证明:该装置能够按照设计流程,完成充放气,实际充气压力和理论充气压力误差满足设计要求;该装置已投入实际使用,使用结果表明:该装置操作便利,性能稳定,实用性强.     

通用信号动态测试系统设计与实现

为满足某型号地面试验的测试需求与未来发展趋势,解决以往采集过程繁琐、实时性差、扩展性差等问题,提出了一种通用信号动态测试系统。在给出系统体系结构的基础上,阐述了系统的软硬件组成、软件设计及系统所实现的功能。系统基于1394通讯协议,编写相应驱动来完成多套系统的通信,并通过总线将数据传输至控制器上,根据线性或者非线性处理算法,计算并显示实际值。应用结果表明,该系统运行稳定可靠,实现了多路输出标准信号的各类传感器及温度传感器数据的同步采集和存储,采样率可自由设置,并采取了相应的抗干扰措施,支持传感器热插拔,具有通道供电隔离、可靠性高等特点,大大提高了信号测试系统的能力,并取得了较好的应用效果。     

中远程舰空导弹协同制导飞行试验安控方案设计

针对中远程舰空导弹协同制导飞行试验的实施安全性问题,对舰空导弹协同制导作战过程和舰空导弹安全控制措施进行了分析,提出了中远程舰空导弹协同制导飞行试验安控基本方案;重点对安控系统组成、安全管道设置及导弹自毁残骸落点估算、安控工作流程、安控软件方案等关键内容进行了研究;该方案设计基于单舰制导导弹飞行试验安全控制实践经验,紧贴试验工程实际,对于中远程舰空导弹协同制导飞行试验的的安全实施具有较好的实用价值和参考意义。     

基于VR技术的舰炮射击模拟器研究与设计

由于进行实弹射击的组织实施复杂,花费多,危险性大,易受天气、海况等条件影响,海军舰艇部队进行的实弹射击训练非常有限,远远不能达到实战的需要.对舰炮射击仿真训练模拟器的软件、硬件进行了总体设计,研究了炮弹弹道坐标的解算问题,使用Vega结合Creator进行视景系统的开发,研究建立了桌面式的虚拟现实系统.基本实现了舰炮射击仿真训练模拟器的桌面原型系统,为火炮操作人员进行射击训练提供了一个小型的模拟平台,也为今后实装部队和院校教学的半实物训练模拟器或利用头盔显示器实现沉浸式虚拟现实系统打下了较好的技术基础.     

弹丸动态参数测量的方法研究

针对目前采用外弹道测试技术测量弹丸转速,炮口初速及章动参数难度大,装置复杂等问题.介绍了利用测量弹丸转速解算炮口初速和章动参数的新方法.弹载测试仪以地磁传感器为信号源,基于动态存储测试技术,集信号采集、存储、无线传输于一体.实弹结束后,读取存储器的数据,得到弹丸的转速信号,利用公式可以对炮口初速进行解算.对弹丸转速信号进行去基线、定标转换处理后的包络线即是章动曲线,根据信号的规律可以解算出章动参数.测试结果与外测法测得的结果基本一致,该方法可测量弹丸参数.