放入式电子测压器环境适应性研究

发布时间：2020-07-29 15:50

【摘要】：放入式电子测压器(以下简称电子测压器)是火炮的膛压测试装置,可获取膛内压力随时间变化的完整曲线,其主要由传感器、电路模块、倒置开关、电源以及高强度壳体构成,具有体积小、功耗低、精度高、操作简便、可重复使用等特点。由于我国作战地域辽阔,且电子测压器需满足随弹药保温的勤务要求,除此之外,火炮发射时,火药燃烧形成的高温、高压、高冲击等恶劣环境同样考验着电子测压器的可靠性与适应性,故需要对电子测压器的环境适应性进行研究。本文的研究内容分为两部分,一部分为电子测压器环境适应性研究,环境适应性作为武器装备重要的质量特性之一,既有环境适应性的设计,同时也有环境适应性试验,二者相互结合、相互配合,共同提高武器设备的环境适应能力。对电子测压器的环境适应性研究将从环境适应性设计以及环境适应性试验两方面进行,本文从以下三个方面进行论述:(1)通过分析电子测压器的主体结构以及恶劣的工作环境,确定电子测压器的环境剖面,制定环境适应性设计原则,以设计原则为基础,对电子测压器环境的传感器、电路模块、电源以及壳体分别从温度特性、抗冲击特性、抗压特性以及抗电磁特性四个方面考虑对电子测压器环境适应性进行设计,达到提高电子测压器环境适应性的目的。(2)分别设计了电路模块、电源、倒置开关以及装置校准的环境适应性试验,并得出试验结果,重点设计了电源的环境适应性试验,并对聚合物锂离子电池和超级电容分别进行放电试验以及抗冲击试验,分析比较二者的放电特性以及抗冲击特性,并通过环境试验对电子测压器的环境适应性进行评估。(3)针对多测点时基的统一问题,提出了利用光信号作为外触发信号,并根据光敏器件的响应时间选用光敏二极管作为光信号的接收端,通过利用Altium Designer设计光电转换电路以及时间差补器电路,实现多测点时基的一致性。另一部分为数据处理,根据膛底压力与弹底压力的理论关系,利用电子测压器测得的膛底压力数据解算出弹底压力数据;对弹丸运动的受力进行分析,利用膛底压力与弹丸炮口速度的理论关系解算出弹丸运动至炮口的速度,并与雷达测速仪测得的炮口速度相比较,以验证该解算方法的正确性、合理性。
【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】：TJ306
【图文】：

坡膛 线膛图 2.2 火炮身管结构时是置于药筒底部的，点燃火药后，弹丸在曲线如图 2.3 所示，同时电子测压器在炮膛运动，随着火炮的仰角以及火药的燃烧速率的内运动一段时间后停止。不论是否飞出膛外，必要受到一定的冲击与振动且会作用至装置内接以及电子元器件使的部分变形，也可能会信号的准确性，甚至会测不到信号，降低使用各模块的耐加速度冲击值如表 2.3 所示。

中北大学学位论文碰护膛环，进而保护电子测压器与炮膛内壁免受破坏。除此之外，电子测压器的壳以承受 4000g 以上的加速度冲击，保护装置内部结构。（3）抗高压环境的适应性设计为了确保传感器、电路、电池等在高压工作环境中正常工作，电子测压器的壳体选强度的马氏体时效钢[23-24]，经过热处理可以承受高达千兆帕的屈服强度和抗拉强满足 GJB2973A-2008 内规定的测试量程为 0～600MPa 的要求。对壳体进行强度分析，结果如图 2.5、2.6 所示。从图中可以看出，壳体各部分承受力均在马氏体时效钢的屈服极限之内，且单位面积受力最大的部位发生的移位仅m，对壳体的影响可忽略不计，则说明壳体可满足装置的要求。

中北大学学位论文碰护膛环，进而保护电子测压器与炮膛内壁免受破坏。除此之外，电子测压器的壳以承受 4000g 以上的加速度冲击，保护装置内部结构。（3）抗高压环境的适应性设计为了确保传感器、电路、电池等在高压工作环境中正常工作，电子测压器的壳体选强度的马氏体时效钢[23-24]，经过热处理可以承受高达千兆帕的屈服强度和抗拉强满足 GJB2973A-2008 内规定的测试量程为 0～600MPa 的要求。对壳体进行强度分析，结果如图 2.5、2.6 所示。从图中可以看出，壳体各部分承受力均在马氏体时效钢的屈服极限之内，且单位面积受力最大的部位发生的移位仅m，对壳体的影响可忽略不计，则说明壳体可满足装置的要求。

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本文编号：2774177