冲击波场测试关键技术研究
发布时间：2021-05-12 07:03
本文主要研究如何获取枪、炮等武器发射时产生的冲击波及超压场分布,从而为评估毁伤、评价武器和对暴露于武器冲击波超压场中的人耳损伤与防护提供定量的规范化可靠数据。随着大威力新型压制型武器的设计定型,冲击波超压场测试存在诸多问题,例如大区域面积内测试系统的搭建及多通道数据的实时监控;低量程传感器的动态校准和补偿;噪声环境中的冲击波信号检测与提取;稀疏数据下的冲击波超压场建模等问题。针对以上问题,本文设计了基于LXI总线的分布式测试系统架构,提出了自适应压缩算法,建立了所有通道（64路）的大量数据实时监测机制,并在此基础上对传感器及冲击波信号进行了深入研究。通过实验、仿真及理论验证,本系统达到了大区域面积内冲击波超压场的所有通道同步采集及实时监控,实现了低信噪比下冲击波复杂信号的提取和超压场的高精度建模。本文主要研究内容如下:（1）传感器动态校准方面。本文提出了基于增广最小二乘算法的辨识方法对传感器建立高阶动态数学模型,通过零极点补偿拓宽传感器工作频带,修正了因压力传感器频响不足导致冲击波测试信号严重失真的问题。进而提出了基于烟花算法的动态补偿算法,改进适度函数,提高了校准精度,与基于粒子群算...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：100 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外现状
1.2.1 冲击波超压测试技术现状
1.2.2 传感器动态特性研究现状
1.2.3 冲击波信号处理研究现状
1.2.4 冲击波超压场建模研究现状
1.3 主要研究内容
1.4 论文结构
第二章 传感器动态补偿
2.1 传感器辨识及补偿模型
2.1.1 辨识及补偿流程
2.1.2 校准设备
2.1.3 辨识模型
2.1.4 补偿模型
2.2 基于烟花算法的动态补偿算法
2.2.1 爆炸算子
2.2.2 变异因子
2.2.3 选择策略
2.2.4 适度函数改进
2.2.5 算法对比
2.3 动态补偿应用
2.3.1 数据预处理
2.3.2 模型辨识结果
2.3.3 动态补偿结果
2.4 小结
第三章 冲击波信号检测与提取
3.1 冲击波信号模型
3.1.1 信号带宽
3.1.2 信号完整性
3.2 冲击波信号检测
3.2.1 幂律检测器
3.2.2 高阶累积量谱
3.2.3 1-1/2 谱幂律检测器
3.3 冲击波信号提取
3.3.1 复小波原理
3.3.2 双树复小波原理
3.3.3 与小波对比优势
3.4 检测与提取分析
3.4.1 判别检测
3.4.2 信号提取
3.5 实测信号处理
3.6 小结
第四章 冲击波超压场建模
4.1 冲击波超压场分布特性
4.2 插值算法原理
4.2.1 反距离加权插值
4.2.2 克里金插值
4.2.3 径向基函数插值
4.2.4 三次样条函数插值
4.3 插值精度分析
4.3.1 误差评价
4.3.2 插值精度分析
4.4 小结
第五章 系统搭建与测试仿真
5.1 测试系统框架
5.1.1 硬件框架
5.1.2 软件框架
5.1.3 触发总线
5.1.4 数据传递
5.2 冲击波超压场测试
5.3 冲击波超压场仿真
5.3.1 绘制等压线
5.3.2 模拟场传播历程
5.4 小结
第六章 结论与展望
6.1 全文总结
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
攻读博士期间的相关工作成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]舰船瞬态噪声测试分析方法[J]. 余桐奎,刘文帅,于树华,时胜国. 哈尔滨工程大学学报. 2017(09)
[2]基于激波管校准的冲击波压力传感器动态特性研究[J]. 杨凡,孔德仁,姜波,孔霖,王芳. 南京理工大学学报. 2017(03)
[3]稀少监测点沉降量插值方法选取研究[J]. 王三军,胡现辉. 北京测绘. 2017(03)
[4]对信号长度不敏感的瞬态信号检测方法[J]. 游波,蔡志明. 电子学报. 2017(06)
[5]陆军多管火箭武器的发展与思考[J]. 杨树兴. 兵工学报. 2016(07)
[6]基于B样条插值拟合的冲击波超压场重建[J]. 杨志,张志杰,夏永乐. 科学技术与工程. 2016(07)
[7]等高线自动内插关键算法[J]. 胡耀锋,林鸿,张鹏程. 测绘科学. 2016(08)
[8]基于零极点配置理论的压力传感器动态特性补偿[J]. 杨文杰,张志杰,赵晨阳,李岩峰,赵化彬. 科学技术与工程. 2016(02)
[9]山西高原气温空间插值分析[J]. 程朋,任鸿瑞. 河北师范大学学报(自然科学版). 2016(01)
[10]基于动态特性补偿的冲击波测试数据处理方法[J]. 赖富文,张志杰,张建宇,李冬. 爆炸与冲击. 2015(06)
博士论文
[1]影响激波管动态压力校准精度的关键问题研究[D]. 丰雷.中北大学 2016
[2]含噪盲源分离算法研究及其在水声信号中的应用[D]. 吴微.解放军信息工程大学 2014
[3]膛口流场动力学机理数值研究[D]. 郭则庆.南京理工大学 2012
[4]分布式测控系统建模及其系统实时性研究[D]. 易勇.电子科技大学 2008
硕士论文
[1]压力传感器动态特性与补偿技术研究[D]. 杨文杰.中北大学 2017
[2]分布式瞬态物理参数场信息获取节点技术研究[D]. 郭旭飞.中北大学 2015
[3]传感器动态特性补偿方法研究及其FPGA实现[D]. 黄晓敏.中北大学 2015
[4]舰用超压参数测试技术研究[D]. 王俊峰.中北大学 2015
[5]枪炮口冲击波超压测试系统研究[D]. 刘帆.中北大学 2015
[6]爆炸场冲击波压力测量及数据处理方法研究[D]. 童晓.南京理工大学 2015
[7]分布式瞬态信号采集电路设计[D]. 刘洋.中北大学 2013
[8]动态测试信号降噪及系统动态补偿方法研究[D]. 陈保立.中北大学 2013
[9]传感器动态补偿滤波器及其硬件实现方式研究[D]. 吴健.中北大学 2012
[10]冲击波信号处理方法的研究[D]. 张衍芳.中北大学 2011
本文编号：3182967
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：100 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外现状
1.2.1 冲击波超压测试技术现状
1.2.2 传感器动态特性研究现状
1.2.3 冲击波信号处理研究现状
1.2.4 冲击波超压场建模研究现状
1.3 主要研究内容
1.4 论文结构
第二章 传感器动态补偿
2.1 传感器辨识及补偿模型
2.1.1 辨识及补偿流程
2.1.2 校准设备
2.1.3 辨识模型
2.1.4 补偿模型
2.2 基于烟花算法的动态补偿算法
2.2.1 爆炸算子
2.2.2 变异因子
2.2.3 选择策略
2.2.4 适度函数改进
2.2.5 算法对比
2.3 动态补偿应用
2.3.1 数据预处理
2.3.2 模型辨识结果
2.3.3 动态补偿结果
2.4 小结
第三章 冲击波信号检测与提取
3.1 冲击波信号模型
3.1.1 信号带宽
3.1.2 信号完整性
3.2 冲击波信号检测
3.2.1 幂律检测器
3.2.2 高阶累积量谱
3.2.3 1-1/2 谱幂律检测器
3.3 冲击波信号提取
3.3.1 复小波原理
3.3.2 双树复小波原理
3.3.3 与小波对比优势
3.4 检测与提取分析
3.4.1 判别检测
3.4.2 信号提取
3.5 实测信号处理
3.6 小结
第四章 冲击波超压场建模
4.1 冲击波超压场分布特性
4.2 插值算法原理
4.2.1 反距离加权插值
4.2.2 克里金插值
4.2.3 径向基函数插值
4.2.4 三次样条函数插值
4.3 插值精度分析
4.3.1 误差评价
4.3.2 插值精度分析
4.4 小结
第五章 系统搭建与测试仿真
5.1 测试系统框架
5.1.1 硬件框架
5.1.2 软件框架
5.1.3 触发总线
5.1.4 数据传递
5.2 冲击波超压场测试
5.3 冲击波超压场仿真
5.3.1 绘制等压线
5.3.2 模拟场传播历程
5.4 小结
第六章 结论与展望
6.1 全文总结
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
攻读博士期间的相关工作成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]舰船瞬态噪声测试分析方法[J]. 余桐奎,刘文帅,于树华,时胜国. 哈尔滨工程大学学报. 2017(09)
[2]基于激波管校准的冲击波压力传感器动态特性研究[J]. 杨凡,孔德仁,姜波,孔霖,王芳. 南京理工大学学报. 2017(03)
[3]稀少监测点沉降量插值方法选取研究[J]. 王三军,胡现辉. 北京测绘. 2017(03)
[4]对信号长度不敏感的瞬态信号检测方法[J]. 游波,蔡志明. 电子学报. 2017(06)
[5]陆军多管火箭武器的发展与思考[J]. 杨树兴. 兵工学报. 2016(07)
[6]基于B样条插值拟合的冲击波超压场重建[J]. 杨志,张志杰,夏永乐. 科学技术与工程. 2016(07)
[7]等高线自动内插关键算法[J]. 胡耀锋,林鸿,张鹏程. 测绘科学. 2016(08)
[8]基于零极点配置理论的压力传感器动态特性补偿[J]. 杨文杰,张志杰,赵晨阳,李岩峰,赵化彬. 科学技术与工程. 2016(02)
[9]山西高原气温空间插值分析[J]. 程朋,任鸿瑞. 河北师范大学学报(自然科学版). 2016(01)
[10]基于动态特性补偿的冲击波测试数据处理方法[J]. 赖富文,张志杰,张建宇,李冬. 爆炸与冲击. 2015(06)
博士论文
[1]影响激波管动态压力校准精度的关键问题研究[D]. 丰雷.中北大学 2016
[2]含噪盲源分离算法研究及其在水声信号中的应用[D]. 吴微.解放军信息工程大学 2014
[3]膛口流场动力学机理数值研究[D]. 郭则庆.南京理工大学 2012
[4]分布式测控系统建模及其系统实时性研究[D]. 易勇.电子科技大学 2008
硕士论文
[1]压力传感器动态特性与补偿技术研究[D]. 杨文杰.中北大学 2017
[2]分布式瞬态物理参数场信息获取节点技术研究[D]. 郭旭飞.中北大学 2015
[3]传感器动态特性补偿方法研究及其FPGA实现[D]. 黄晓敏.中北大学 2015
[4]舰用超压参数测试技术研究[D]. 王俊峰.中北大学 2015
[5]枪炮口冲击波超压测试系统研究[D]. 刘帆.中北大学 2015
[6]爆炸场冲击波压力测量及数据处理方法研究[D]. 童晓.南京理工大学 2015
[7]分布式瞬态信号采集电路设计[D]. 刘洋.中北大学 2013
[8]动态测试信号降噪及系统动态补偿方法研究[D]. 陈保立.中北大学 2013
[9]传感器动态补偿滤波器及其硬件实现方式研究[D]. 吴健.中北大学 2012
[10]冲击波信号处理方法的研究[D]. 张衍芳.中北大学 2011
本文编号：3182967
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