爆炸场冲击波信号处理方法及传播特性研究

发布时间：2021-10-13 17:03

　　爆炸冲击波测试是武器系统毁伤效能评估的主要方法之一,有效的数据采集和后期信号处理方法将提高评估结果的准确性和可靠性,深化对冲击波传播过程和作用机理的认识,对国民经济建设及国防事业都具有积极的意义。基于此,展开了对爆炸冲击波信号的处理方法和传播特征的分析研究。本文根据冲击波压力电测法原理,完成了对爆炸冲击波载荷信号的测试实验,针对测试过程中存在的寄生输出、电缆效应等干扰因素,提出了冲击波信号的阈值滤波算法,实现对特定信号段的分离和提取,判断信号的间断点,分离出噪声干扰。同时根据提升小波理论,对冲击波信号的频段分布做了深入探讨,明确了频域变化范围。提出了冲击波比冲量提取的优化算法,提高了比冲量参数提取的精度和准度。在此基础上,以实测爆炸冲击波压力数据信号为研究对象,根据希尔伯特-黄变换理论对信号进行时频分析。分别得到了IMF分量、瞬时能量和能量谱,直观有效地表征了时间、频率和压力之间的三维关系,描述了冲击波载荷的能量分布及传播特征。基于流体力学和建模原理,利用LS-DYNA和FLUENT对小当量TNT爆炸冲击波传播过程中的衰减规律及毁伤性能进行了仿真分析。最后,根据冲击波数据处理算法,设计... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 冲击波信号处理国内外研究现状
    1.3 爆炸场冲击波压力信号的传播特性
        1.3.1 冲击波衰减特性研究现状概述
        1.3.2 冲击波毁伤特性研究现状概述
    1.4 本文主要研究内容
2 冲击波测试方法研究及实验结果分析
    2.1 冲击波压力测试系统组建
        2.1.1 测试原理分析
        2.1.2 传感器选型及其安装方法研究
        2.1.3 数据采集系统设计
    2.2 爆炸场冲击波压力测试试验
        2.2.1 试验现场布置
        2.2.2 测试实验结果
    2.3 测试干扰因素分析
        2.3.1 热作用对测试结果的影响
        2.3.2 振动对测试结果的影响
        2.3.3 信号线传输特性对测试结果的影响
    2.4 冲击波超压峰值评定方法研究
    2.5 本章小结
3 冲击波信号的分析与处理
    3.1 信号处理方法概述
        3.1.1 信号预处理方法
        3.1.2 信号时域处理方法
        3.1.3 信号频域处理方法
    3.2 冲击波信号处理方法关键算法研究
        3.2.1 基于频域分解的阈值滤波算法设计
        3.2.2 小波变换与提升方法理论的应用研究
    3.3 实测冲击波信号处理仿真结果分析
        3.3.1 冲击波信号滤波处理
        3.3.2 冲击波信号处理中的小波基应用误差分析
        3.3.3 冲击波载荷的能量分布
    3.4 爆炸冲击波比冲量提取算法研究
        3.4.1 数值积分算法基本原理
        3.4.2 比冲量积分算法优化及仿真
    3.5 本章小结
4 爆炸冲击波在空气中传播衰减规律研究
    4.1 爆炸冲击波传播过程中对目标的作用
        4.1.1 无障碍时波阵面压力形成及传播机理
        4.1.2 冲击波在刚性障碍物上的反射
        4.1.3 冲击波的绕流作用
    4.2 基于希尔伯特黄变换理论的冲击波传播特衰减特性分析
        4.2.1 基于EMD法的冲击波信号分析
        4.2.2 冲击波信号的Hilbert时频谱分析
        4.2.3 冲击波信号的Hilbert-Huang能量谱分析
    4.3 小当量TNT爆炸冲击波传播过程的数值仿真分析
        4.3.1 物理模型和等效模型建立
        4.3.2 传播过程数值仿真结果
        4.3.3 效应靶冲击动态响应分析
    4.4 冲击波压力毁伤效应分析
    4.5 本章小结
5 基于LabVIEW的冲击波数据处理软件平台设计
    5.1 冲击波数据处理系统概述
        5.1.1 冲击波数据处理系统软件设计框架
        5.1.2 软件模块功能概述
    5.2 软件设计流程及其要求
        5.2.1 数据处理系统软件编译环境概述
        5.2.2 软件混合编程设计流程
        5.2.3 软件开发设计要求
    5.3 冲击波数据处理系统软件功能实现
        5.3.1 软件图形用户界面设计
        5.3.2 软件功能设计
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]冲击波压力比冲量求取方法探讨[J]. 童晓,孔德仁,李丽萍,何性顺,王胜强.  弹箭与制导学报. 2014(05)
[2]冲击波超压测试中工频干扰消除方法[J]. 李建昌,杜剑英,门丽娟.  西安工业大学学报. 2014(04)
[3]浅水域爆炸冲击波传播特性[J]. 何理,钟冬望,司剑锋.  河南科技大学学报(自然科学版). 2014(02)
[4]TNT空中爆炸冲击波传播数值模拟及数值影响因素分析[J]. 姚成宝,王宏亮,张柏华,田宙,浦锡锋.  现代应用物理. 2014(01)
[5]基于LabVIEW的广义线性拟合在成本预测中的应用[J]. 周鹏,许钢,郭旭东,查君君,俞晓峰.  安徽工程大学学报. 2013(03)
[6]基于小波变换和EMD方法提取趋势项对比研究[J]. 李慧浩,许宝杰,左云波,吴国新.  仪器仪表与分析监测. 2013(03)
[7]基于HHT的振动信号趋势项提取方法[J]. 梁兵,汪同庆.  电子测量技术. 2013(02)
[8]Hilbert-Huang变换与宽频带爆破信号的时频分析[J]. 王卫东,郑怡,张永志,赵云峰.  地震研究. 2013(01)
[9]爆破振动信号的HHT时频能量谱分析[J]. 关晓磊,颜景龙.  爆炸与冲击. 2012(05)
[10]基于EMD和SVR的混合智能预测模型及实证研究[J]. 王巍,赵宏,梁朝晖,马涛.  计算机工程与应用. 2012(04)

博士论文
[1]基于自适应提升小波的信号去噪技术研究[D]. 孙轶.中国科学技术大学 2008

硕士论文
[1]冲击波超压测试系统动态特性研究[D]. 何志文.中北大学 2014
[2]水下冲击波数据处理系统的设计与实现[D]. 张云娇.西安工业大学 2014
[3]空中冲击波测试误差研究[D]. 曹学友.中北大学 2014
[4]HHT在爆破振动信号处理中的应用研究[D]. 钱守一.中南大学 2012
[5]基于MATLAB的信号处理实验系统的开发[D]. 任竞颖.电子科技大学 2011
[6]冲击波信号处理方法的研究[D]. 张衍芳.中北大学 2011
[7]爆炸冲击波作用下框架结构的塑性极限破坏研究[D]. 张秋生.北方工业大学 2008



本文编号：3435055