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。     

基于激光及无线通信的弹丸初速动态测量系统

设计并实现了一套基于激光、光电信号转换、无线通信、定时计数、单片机中断技术与膛口焰抑制机理的弹丸初速动态测量系统;研究了能克服火药气体的光学污染、抑制膛口焰和膛口各元件耐高温、高压、无线通信及抗干扰等关键技术,创造性地设计了一种能减小膛口焰(烟)影响,保证测速激光强度的多功能膛口测速装置及采用无线通信实现了动态测速,得到了有价值的试验数据;分析结果表明该系统可以实现弹丸初速的精确测量,并为弹丸初速的动态测量提供了一种新的方法。     

双自动机并联发射时膛口流场数值仿真

为研究双自动机近距离并联发射时膛口流场特征及其对弹丸运动影响问题,采用计算流体力学方法结合动网格技术,建立了包含弹丸运动的膛口流场数值仿真模型,对双自动机近距离并联发射时复杂膛口流场进行了数值仿真.以三种不同身管间距为例,得出了双自动机并联发射时膛几流场的形成、发展及相互干扰过程,及膛口流场对弹丸出炮u后运动姿态的影响情况.仿真结果表明双自动机在近距离发射时,相互干扰的膛口流场对弹丸出炮口后运动姿态有较大影响,以至影响火炮系统射击精度.在双自动机近距离并联发射时,为保证武器系统射击精度,应采取相应措施消除两身管间膛口流场的相互干扰,减小膛内流场对弹丸运动姿态的影响.     

一种在高加速下测量位移和速度的方法

利用光纤传感器实现了可在高加速度下物体平动位移和速度的测试,实验证明了该方法的有效性,对产生误差的原因进行了分析.这是一种非接触的测试方法,可以测量加速度在200g以上时的位移和速度.     

基于Flex无线传感技术的边坡位移监测研究

基于Flex无线智能传感器技术设计可用于岩土工程的位移监测系统。主要思路是以Flex传感器技术为基础,通过标定试验得出Flex传感器信号与传感器弯曲角度对应的关系;模拟边坡加载试验中采集的数据信号,推算出土体变形角度和位移变化量,从而实现对边坡位移的监测。由标定结果可知,在0°~60°的测量范围内Flex传感器信号与弯曲角度呈现出良好的线性关系,其分辨率可达到0.3°~0.4°。基于边坡加载模拟试验,对Flex传感器与位移传感器测量的结果进行比较,得到了监测结果与位移传感器监测结果吻合良好。试验结果表明Flex传感系统能够有效地对边坡加载情况进行实时监测,在预防边坡方面有着良好的应用价值和前景。     

基于LabVIEW的超声电机测试系统

针对现有的超声电机测试系统功能单一、电路复杂、价格昂贵等不足,基于LabVIEW虚拟仪器技术,开发出一种多功能的超声电机的测试系统.系统由计算机和超声电机驱动器实现对超声电机的控制,由激光位移传感器和高速的数据采集卡采集超声电机的位移信号,并通过微分后得到其速度值.利用该系统对直线超声电机的速度特性进行了测试,实验结果...     

Flex土体大位移监测传感器研究

基于Flex技术制备了一种大位移传感器,可用于土体内部大位移的实时监测,研究中的Flex大位移传感器,具有体积小、耐腐蚀、成本低、线性度好、量程大等优点.Flex大位移传感器主要由Flex传感器和铰链弯曲结构组成.通过标定试验可知,在0～60°的测量范围内Flex大位移传感器信号与弯曲角度呈现良好的线性关系,其分辨率可达到0.5°～0.7°.在室内模型箱试验中,对Flex位移传感器与灵敏度较高的FBG(fiber Bragg grating)位移传感器测量结果进行比较,得到的数据结果吻合良好,验证了Flex大位移传感器的可靠性.     

基于高速摄影图像的轻气炮弹速测量研究

目前对轻气炮弹丸测量的方法通常采用磁测速、激光遮断测速两种方法,这两种方法受到弹丸材质、尺寸、弹前激波等影响时易导致测量结果失效;针对此类问题,提出了一种可靠性更高的基于高速摄影图像模板匹配的轻气炮弹丸速度测量方法;利用高速摄影相机、辅助光源、刻度标尺等组成高速弹丸摄影系统,设置高速弹丸拍摄方案,得到轻气炮弹丸在观察室运动过程的高速摄影结果;采用弹丸目标模板匹配的方法对摄影结果进行计算,得到弹丸运动过程中的位置信息从而得到弹丸速度;将计算结果与激光遮断测速方法得到的速度值进行了对比,满足试验要求,证明了该方法既能可独立作为轻气炮发射弹丸测速手段,也可为现有测试手段提供有效校核.     

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。     

基于激光位移传感器的铁路轮对测试设备

设计了一种基于激光位移传感器的轮对几何参数自动测试设备,对其主要结构和测试方法作了分析,并对其测量误差和测量效率进行了详细分析。该测试设备充分利用了激光位移传感器无磨损、测试精度高、以及采样速度快的特点,可实现工件的自动、批量化检测,它对于解决目前轮对测量手段落后、测量误差大、劳动强度高等问题具有一定的实际意义。     

激光末制导炮弹目标指示误差仿真

目指示误差是激光末制导炮弹射击误差的主要组成部分,研究目标指示误差对于提高激光末制导炮弹的射击精度具有重要意义.针对激光末制导炮弹对运动目标射击的特点,分析了激光末制导炮弹目标指示误差的组成,采用自回归建模方法建立了目标指示误差频谱分析模型,设计了仿真目标指示误差的数字滤波器,并给出了数字滤波器参数的估计方法.最后以某型号激光末制导炮弹为例进行了仿真计算,所得仿真结果与实测数据相符.该模型已在激光末制导炮弹训练模拟器中得到了应用.     

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.     

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.     

一种可同时测量位移和角度的电容式传感器设计

提出了一种可同时测量位移和角度的变面积式差动电容传感器的设计方案。位移测量范围为-50～50mm,准确度可达0.2mm,角度测量范围为0～180°,准确度可达0.5°。通过在结构上采用介质差动法,该传感器克服了边缘效应的影响,具有测量范围宽、线性度良好、受温度影响小等优点。     

改进量测的车载捷联惯导/里程计组合导航算法

针对车载SINS/Odometer速度量测和位置量测组合导航算法的潜在缺陷,提出了改进量测算法.在分析里程计输出误差模型的基础上,将里程计标度因数误差和惯导系统安装偏差均列入状态变量,并将1 s内惯导位置增量和航位推算位置增量之差作为量测值进行组合导航.车载试验使用精度为0.02°/h的激光陀螺捷联惯导系统,采用该算法后行驶54 km,定位精度可达行驶里程的0.08％.离线分析进一步证实,改进算法可以快速估计出各项传感器误差、安装偏差和初始对准误差,从而保证系统的定位和定向精度.     

基于磁传感器的弹丸炮口测速系统设计

采用外测法测量弹丸炮口初速的方法无法在光线不足等恶劣的天气环境情况下精确测量,并且结构复杂、体积大、操作不便、无法为后续弹道制导提供初始参数。针对上述问题,提出一种应用内测法的测量方法,该方法利用磁阻传感器与线圈靶相结合方法来实时测量弹丸炮口初速。首先介绍了系统的测速原理,然后构建了系统的总体方案,搭建了硬件电路和设计了相应的软件,最后进行了实验验证。实验结果表明：炮口测速系统测量是可靠的,其最大相对误差不超过0.2%。     

激光测速雷达的性能对比分析

激光测速雷达较传统大气数据系统在测量精度方面有显著的优势。为了能够在稳定流场下实现对比测试,将激光测速雷达和高精度超声波风速风向仪一同放置于风塔200 m高度进行长时间对比。以10 min、1 min、1 s、0.1 s为尺度对两者测量的真空速(风速)和侧滑角(风向)进行分析。数据表明激光测速雷达的测量精度和超声波风速风向仪(速度精度0.18 m/s、风向2°)是同级别的。     

基于CORDIC算法的360°角度传感器的设计

一维霍尔板型角度传感器无法测量0～360°的角度,采用4个霍尔器件的联合测角技术和CORDIC算法可实现0～360°范围内的角度测量。文章详细描述了4个霍尔器件联合测角技术的测角原理及实现算法,并引入了符号幅值表示法,即先利用正弦和余弦的幅值进行0°～90°范围内的反正切CORDIC运算,再根据正弦和余弦正负号(符号)的不同组合实现角度从0°～90°到0°～360°的映射。Modelsim平台仿真验证了该方法的准确度和精度,仿真误差小于0.01%,实测总误差不大于0.05°。