低功耗瞬态火炮膛压存储测试仪设计

火炮膛压的测定是检验火炮强度的重要技术指标.为准确地获得火炮膛压的变化规律,利用动态存储测试技术设计了瞬态火炮膛压存储测试仪.通过合理选择元器件、采用多种电源管理技术和时钟交换技术,在保证高精度的前提下有效降低了系统整体功耗,延长了工作时间,且提高了工作可靠性.使用高强度真空灌封工艺结合缓冲技术增强了测试仪的抗冲击能力.经模拟应用环境下的校准试验,该测试仪可测量高达600 MPa的压力,所获膛压曲线完整,误差满足国军标,为研究火炮内弹道提供了重要依据.     

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.     

应变式火炮膛压测试仪的设计

针对现有放入压电式电子测压器所遇到的问题设计了一种基于电阻应变式的火炮膛压测试仪,介绍应变式测试仪的系统工作原理,设计出信号转换电路。该测试仪体积小、电池供电、功耗1氏、能承受0～600MPa的压力,无需外部引线,适合火炮膛压测试,为解决现有测压器价格昂贵,体积偏大的问题提供了可行的方案。     

基于CCD成像和计算机图像处理技术的火炮内膛自动检测

基于CCD成像技术的火炮身管测径窥膛仪使火炮的内膛图像可输入计算机进行采集，为火炮的自动检测提供了方便。本文根据火炮的维修鉴定标准，利用计算机图像处理技术，提出了对火炮内膛损伤情况进行自动检测判断的方法，提高了火炮检测的客观性和准确性。     

基于激光测量的身管磨损量检测系统研制

火炮身管内膛磨损量是其使用和预测火炮寿命的主要参数之一，准确的测量内膛磨损量对于提高射击精度和预测火炮剩余寿命都有着重要作用。文中提出了用激光测距原理测量身管内径，求解磨损量的方法；阐述了整个检测系统研制方案及其实现过程。系统经过测试，表明该系统测试精度高，误差在0．05mm以下，检测速度快，大大提高了检测效率，达到了预定设计要求。     

小口径火炮窥膛仪的研制

本文详细介绍了小口径火炮窥膛仪的设计方案，通过软硬件技术结合，实现了小口径火炮的内膛检测。     

瞬态压力测试系统的环境因子校准

多数瞬态压力信号的测量是在恶劣环境下进行的,用静态校准的特性直接用于动态参量的测量会给测量结果带来很大误差,为了减小测试环境对测试系统的影响,提高测试数据的置信度,提出了环境因子校准的思想.文中分析了两类环境力信号对测试系统输出信号的影响,介绍了火炮膛压测试仪和石油井下射孔压力测试仪的环境因子校准系统组成及工作原理.经...     

光触发电子测压器的设计

针对现有采用内触发方式的壳体电容式电子测压器,装配过程中壳体电容易受干扰,从而造成误触发或不触发等问题;同时为了获取火炮膛内压力场信息,需要进行膛内多点压力测试,但用内触发方式时间机制难以统一,由此提出了基于爆炸场光信号外触发测压器的设计,通过改造测压器的端盖,设计可靠的光触发电路,利用爆炸场光信号作为采样触发信号,将处理过的与压力信号有关的电信号进行采集并存储到单片机flash中。经模拟实验,该光触发测压器能够准确触发,为解决现有测压器容易误触发,获取膛内多点压力等问题提供了可行的方案。     

电容式膛压测试仪的设计

针对现有放入式电子测压器所遇到的问题设计了一种基于电容式的火炮膛压测试仪,该测压器利用壳体本身作为压力敏感元件,将压力信号的改变通过瞬变小电容转换电路转换为电容值的变化,利用差动式直流充电法将电容信号转换为单片机可以采样存储的电压信号;该测试仪体积小、电池供电、功耗低、能承受0～600MPa的压力,无需外部引线;试验证明采样频率达到100kHz,适合火炮膛压测试,为解决现有测压器价格昂贵,体积偏大的问题提供了可行的方案。     

膛内惯性测速系统设计

弹丸的膛内运动参数可以反映火炮工作状态特性,针对常规火炮弹丸内弹道运动测速需求,设计了基于MEMS加速度传感器和姿态传感器的膛内惯性测速系统;采用Kalman滤波和四元数姿态解算算法对传感器数据进行FPGA片上处理,实现了从弹丸挤进到出膛运动过程的时间记录,成功获取弹丸内弹道运动过程中加速度、速度和位移变化;实验结果表明,相对激光区截测速方法,该系统出膛速率测量误差小于2.93%;相对火炮身管原参数,出膛位移测量误差小于1.85%,为内弹道过程弹丸运动参数测量获取提供了技术支持,对火炮系统设计评估具有重要意义。     

火炮试验用同步时序控制系统设计

同步时序控制系统是火炮试验中的重要控制仪器,主要用于试验中的火炮点火控制、高速像机、数采系统等测试设备的同步触发时序控制,其时序控制精度关系到火炮试验数据采集的成败;详细介绍了一类火炮试验用同步时序控制系统的软硬件设计技术,系统包含6路输出控制通道,通道间的时序控制精度为40μs,各通道时间脉宽在10s内可调,利用PCI总线模块与硬件定时技术实现时序精确控制,利用LABVIEW设计时序模拟显示界面,系统操作简单安全可靠,完全满足靶场火炮试验时序控制需求。     

MEMS加速度计在膛压测试中的应用

针对火炮膛压测试的特点,采用MEMS加速度计MMA8453Q和MSP430单片机研制了一种新的膛压测试系统。实现了单个芯片的存储测试,具有倒置上电,红外收发等功能。利用ANSYS对电路模块的缓冲特性进行了仿真分析,并利用马谢特锤对测试系统进行了抗过载测试。结果表明:在受到4.5×104gn冲击后仍能正常工作,满足火炮等高冲击场合的测试要求。     

小口径火炮窥膛仪的研制

提出了一种可实现30mm～5．8mm小口径火炮炮膛（枪膛）表面自动检测的新方法;详细介绍了以“光纤传感器-光电转换器-数据采集卡-微机”为核心的窥膛仪系统的设计方案,比较了此方法与传统检测方法的优缺点,并对其中的难题做了深入的研究;从根本上解决了由于小口径火炮内膛空间小而无法自动检测及不能得到清晰内膛表面图像的问题;在实际检测诊断中的使用证明,这种方法可以较好地完成小口径火炮内膛表面自动检测的任务。     

MSP430单片机的电桥平衡自调节设计

在应变式火炮膛压测试仪中,直流不平衡电桥测量电路是测量火炮膛压信号的核心环节。由于电阻应变计阻值有一定的偏差,使得电桥在初始时达不到平衡,导致测试仪在没有应变时输出信号有为负值的可能性,致使测试仪所测得的数据无法以计算机数值校正方法实现。对于传统的机械电位器,手动调节的方法无法满足应变式火炮膛压测试仪封闭式、小体积的要求。本文设计的MSP430F2002单片机和MAX5402数字电位器所构成的电桥平衡自调节电路,具有结构简单、占用空间小、功耗低、可靠性高等特性,完全符合火炮膛压测试仪的要求。1电桥平衡自调节原理在火炮膛压测试仪中,考虑到测试仪壳体结构的限制以及低功耗的要求,采用的电桥为1/4直     

基于加权数据融合和相关性的微型电子测压器改进的动态校准方法

为确保微型电子测压器在高温、高压、高冲击的实测环境中的测试精度,缩短校准周期,设计了模拟火炮膛内压力环境下的微型电子测压器动态校准系统,并从"虚拟"标准测试系统的建立和测压器动态灵敏度的计算两方面介绍了原始和改进的动态校准方法.对比分析其结果可知,改进的动态校准方法不仅能提高微型电子测压器的测试精度,而且能有效缩短校准周期,从而验证了改进的动态校准方法的可行性和合理性.     

火炮内膛疵病图像预处理研究

以火炮内膛疵病图像为例,介绍了图像预处理的目的及图像预处理的基本方法。首先将获取的彩色火炮内膛图像灰度化,其次采用直方图均衡化扩展图像的对比度,最后在对比度扩展后的图像基础上采用了一种改进的中值滤波算法对图像进行滤波去噪处理,以消除图像的噪声。达到了良好效果。     

基于互感式位移传感器的小口径火炮内径测量系统设计

火炮身管内径测量属于深孔盲探测量技术领域,是火炮内膛质量检测维护的必要技术手段。本文分析了当前各种火炮身管内径检测技术存在的缺陷,提出了一种全新的基于互感式位移传感器的火炮内径测量技术,通过计算机控制可实时显示测量结果,实现了小口径线膛火炮内径的精确测量。应用结果表明,该技术测量精度高、便携易操作、经济耐用,可广泛应用于火炮身管内径的测量,该项技术获得到了广泛的推广应用。     

带炮口装置时某火炮膛口流场数值仿真

研究炮口装置能控制火药气体从膛口流出后的流动状态,可以改变身管受力及膛口流场射流结构分布状况,对火炮武器系统性能有重要影响。为研究某新型炮口装置性能及其对弹丸运动影响问题,提高精度,采用计算流体力学结合动网格技术,建立了包含炮口装置和运动弹丸的膛口流场数值仿真模型,利用轴对称Euler方程组和有限体积法(FVM),对带炮口装置的某火炮膛口流场进行了数值仿真。仿真结果反映了带炮口装置时膛口流场发展过程及射流结构的主要特征。根据数值仿真结果分析了膛口流场对弹丸受力状况及运动状态的影响。仿真结果表明某新型炮口装置对膛口流场结构有较大影响,并会影响弹丸出炮口后运动状态,从而影响火炮射击精度。     

基于亚像素级的火炮内膛损伤测量研究

针对小口径火炮炮膛表面质量缺陷的检测一直依赖传统光学窥膛仪用肉眼定性观测,不能定量检测,准确度差,效率低下,而且检测结果受检验人员的经验影响较大,提出一种基于亚像素级火炮内膛质量检测方法,采用微小型高性能工业CCD摄像机获得火炮炮膛的清晰图像,采用亚像素级边缘检测模型对内膛表面疵病进行分析;实验证明该检测系统具有自动在线测量能力,测量精度更高,对小口径火炮炮管加工、生产过程实施质量控制,提高生产效率具有较大的监督与促进作用。     

微型电子测压器准动态校准的合理性

准动态校准已应用于微型电子测压器的校准中,为了证明其合理性,从膛压发生器模拟实测火炮膛压的可行性、标准系统的动态响应特性、前沿抽样的合理性、测压器输入输出为线性关系的合理性4方面内容进行了论证。另外,实测试验结果表明,准动态校准后的微型电子测压器的可靠性和测试精度均能满足测试要求,从而进一步验证了准动态校准的可行性和合理性。