基于以太网传输的冲击波超压测试系统研究

发布时间：2020-03-30 01:01

【摘要】：冲击波是评估武器弹药毁伤威力的重要指标之一。轻气炮加载含能弹丸超高速撞击靶箱,产生冲击波。为了研究含能炸药效能,冲击波可以推算炸药的能量与密度的关系,能量与密度之比称之为比能量。本论文研究内容来源于国防科技大学的“比能测试记录仪”项目。论文首先介绍了冲击波测试系统及FPGA和以太网的发展现状;其次分析了测试系统的动态特性;然后重点阐述了冲击波测试系统软、硬件设计和以太网接口设计的过程。其内容有:1、设计了可扩展的多路级联采集单元。多个采集单元形成总线型的级联结构,通过层级传输的方式实现对采集单元参数配置以及读数等操作,满足了一台装置可以对靶箱壁多点冲击波测试的需求。2、为提高系统的可靠性,设计了内、外触发分存储方式。采集存储电路是以XILINX FPGA为时序逻辑的控制核心,将内、外触发数据分别单独存储在Mram、Flash。实现了重点数据小存储、大数据备份存储的设计思想。3、设计并实现了以太网传输接口,用以快速读取数据。存储芯片中的数据以串行通讯方式发出,以ALTERA FPGA为控制核心的读数盒接收发来的数据,并将串行通讯协议转UDP、IP、MAC以太网协议,最后传到电脑端。本文设计了对以太网协议做逆封装的上位机软件,进行数据处理以及波形显示。最后,论文介绍了系统的验证实验和实爆试验,验证了所设计的系统的可靠性和有效性。
【图文】：

曲线,爆炸物,曲线,冲击波

（4）负压低，但作用时间长。真空状态是它的极值，负压区积分的面积应该会略小于正压区的积分面积。（5）压力衰减过程呈指数衰减。为给武器设计做理论指导以及威力评估，研究冲击波大多都是为了研究冲击波的毁伤作用，超压峰值、正压作用时间和比冲量是用来评价冲击波毁伤威力最主要的三个参数。这三个参数均是由量纲理论和相似原理的公式得到自变量很少的函数计算所得，由实验的方式确定函数里的系数。爆炸物在近地爆炸时可以看作为一个半无限空间的爆炸，将空中冲击波特性近似于无限空间爆炸冲击波的特性。当测试点与爆炸点的相对位置不同的时候，超压峰值的大小是不同的，使用的估算公式也是不一样的。因此在分析以上三个重要参数之前先简单介绍一下测试点相对于爆炸点位置不同对测试的影响。由于测试点相对于爆炸点的位置不同，其冲击波气流的相互作用力就不同，现将各个位置所发生的情况介绍如下，如图 2.2[31]所示。

反射压

的 C、E、F、G、K 各测试点与爆炸的中心形成多种角度的入射角 α0。当 α0=0 时，产生的是正反射(C 点)，这情况记录的 P(t)曲线如图中(C)所示，显然正反射的压力要比(B)点高出很多。图中 E 点和 F 点由于入射波阵面 I 的 α0小于 α0极限，所以产生正规反射。反射压力与时间的关系如(E F)所示，入射波的压力是第一个波峰，第二个波峰是关于正规反射波的压力。如果 α0大于 α0极限，如图中所示的 G 点和 K 点处，就会产生马赫反射波，马赫波的 P(t)曲线如(G K)所示，显然反射的压力要比入射的压力高，，将上述的三种波在空间中交会在一点，把这个点称三波点，三波点以下部分是马赫波，称马赫杆。炸药在空中爆炸时，会在地面上产生多种反射的情况。如果把空中D 点和 B 点放置在同一条垂直线上，Ｄ点放置在马赫杆的下方，测得冲击波就是为马赫波，Ｄ点的 P(t)曲线和 G 点曲线相同。传感器与爆炸冲击波的传播方向不同，所测试的冲击波波形也会不同。图 2.3 显示了传感器放置于激波管侧壁和端面时的安装示意图，所测激波分别为掠入压和反射压，两者虽然波形相似，但峰值不同。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TJ410.6

【相似文献】