基于存储测试的冲击波特征参数快速评估技术

为了在毁伤测试试验中快速得到冲击波特征参数,为后续试验提供数据支撑,文中提出一种基于存储测试的冲击波特征参数快速评估技术。快速评估需满足两个条件:硬件数据处理与远程系统监测。硬件数据处理通过FPGA算法实现,监测ADC采样数据,实时快速地分析数据特征,满足冲击波特征后及时提取特征参数。远程系统监测使用WiFi通信技术,通过架设网桥与AP实现远距离通信。将所提出的冲击波特征参数快速评估技术应用于冲击波存储测试系统,现场试验结果表明,该技术能够实现对冲击波特征参数的远程快速评估,并提高毁伤试验的测试效率,可为冲击波存储测试系统的推广应用提供新的思路。

基于Al_(2)O_(3)陶瓷的Pt/PtRh型厚膜热电偶封装测试

设计了一种基于氧化铝(Al_(2)O_(3))柱体的Pt/PtRh型厚膜热电偶。采用丝网印刷工艺完成传感器功能层的制备,这种方法工艺简单、可操作性强、成本低廉。对所制备的厚膜热电偶进行封装设计并进行测试。实验结果表明:带封装热电偶的迟滞大小为4.10%,小于无封装的7.65%,而且带封装热电偶在高温阶段与标准热电偶极其吻合,其平均塞贝克系数更接近于标准热电偶。实验结果均表明封装设计有利于膜状热电偶测试的准确性,达到了工程化需要。

一种面向航空发动机的多通道力学参数存储测试系统设计

航空发动机测试技术在航空工业中占据重要地位,而发动机的力学状态正常与否直接决定其工作可靠性。针对航空发动机试验中面临的全新要求,为实现对前端力学参数高速有效的采集分析处理,设计了一种基于FPGA的存储测试系统,该系统运用FPGA内部程序并行处理的特点,将AD采集的前端多达63通道力学传感器数据存入大容量NAND Flash芯片,结合千兆以太网的高速运行,将采集到的数据发送到上位机进行实时处理和进一步分析。现场试验表明,该系统能实时有效地监控发动机状态,数据存储准确可靠性高,确保稳定运行。

国产化低功耗嵌入式火炮压力测试系统设计

针对当前国产化膛压测试系统存在的功耗较大问题,设计了基于RISC-V开源指令集CH32V203微控制器的国产化低功耗火炮压力测试系统。为了降低待机态功耗,进行了低功耗芯片选型,并通过多模块分电源使能管理的方法减少非工作态模块功耗;利用倒置开关实现系统不同运行状态的感知,同时进行了详细的系统运行状态机设计,降低系统运行态功耗。经不同工况下的模拟应用测试,测试系统具有良好的低功耗特性,所设计的国产化火炮压力测试系统最低功耗为8.14 mAh,能够满足国军标GJB2973A-2008的应用需求,为国产化膛压测试系统的低功耗设计提供了参考方案,推动了膛压测试系统的国产化替代进程。

嵌入胸腔靶标的冲击波存储测试系统设计

针对目前面向人体胸腔的冲击波超压测试研究较少的问题,设计了模拟人体胸腔的圆筒形靶标,建立了一种嵌入胸腔靶标的冲击波超压存储测试系统,并对冲击波特征参数实时提取技术进行研究。测试系统由FPGA控制,选用ICP型压电式压力传感器,基于已有冲击波存储测试系统的基本功能,结合WiFi技术实现冲击波特征参数的实时提取功能,进行了实验室环境下系统功能检测和外场试验环境下的系统功能验证。结果表明,测试系统能完整记录胸腔靶标所受冲击波压力载荷的数据曲线并实时提取冲击波特征参数,为人体胸腔在冲击波压力载荷下的毁伤机理研究提供了新的手段。

改进YOLOv5s的PCB元器件检测技术

针对PCB元器件检测中硬件运算需求高、检测速度慢等问题,提出一种基于YOLOv5s改进的轻量化PCB元器件目标检测算法YOLO SCGS。该算法以ShuffleNetv2替换主干网络,在Neck层引入CA注意力机制,使用轻量级卷积方法代替标准卷积,加入SPD Conv重构CNN体系结构,代替卷积步长和卷积层,提高检测精度。实验结果表明,所提算法相较原YOLOv5s检测速度提升16.61%,浮点计算需求减少85.44%,模型权重缩小84.83%,有更低的运算需求和更优的检测速度,满足轻量化本地部署的要求。

基于国产化平台的冲击波超压测试系统设计

在当前特种测试系统国产化替代趋势下,针对传统冲击波超压测试系统存在的安全性低、进口依赖性强和自主可控性差等技术问题,提出了一款以国产复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD)和ARM(Advanced RISC Machine)处理器为核心架构的冲击波超压测试系统。其中,ARM单元负责响应系统工作循环指令,CPLD则控制A/D转换模块实现采样频率高达1 MHz的数据采集和对内外触发逻辑的精确判断,数据转换结果经由外部存储器控制器(External Memory Controller,EXMC)传输并存储至eMMC存储器中,最终通过以太网传输至上位机显示。经现场试验表明,测试系统具有良好的可靠性,能够在复杂测试环境下实现对冲击波超压信号高保真采集与记录存储,为动态数据采集提供了一种切实可行的解决方案,推动了关键测试设备国产化替换进程。

多通道高速宽动态范围膛压测试系统设计

为准确测量火炮膛内压力随时间变化的曲线,评估武器性能,论文基于FPGA设计一种多通道高速率宽动态范围的膛压测试系统,对高速、高分辨率和瞬时性需求进行了研究。系统设计选用18位的AD7606C芯片,实现8通道同步采集,且单通道采样率高达1MHz。以FIFO和DDR实现两级缓存,保证数据传输可靠,并通过PCIe总线以DMA的传输方式将数据及时传给上位机处理显示。实验测试结果表明,该系统满足以1MHz采样率多路采集,动态范围可达100dB,总线传输速度达3GB/s,运行稳定,具有实际应用价值。

基于转台实验的MEMS陀螺仪自动化标定软件设计

MEMS陀螺应用广泛但是误差很大,使用前需要进行标定,在MEMS陀螺的转台标定实验中,数据处理繁琐,基于此,文中设计了MEMS陀螺的自动化标定软件,软件实现了对阶梯状曲线的自动分段识别,并通过可视化界面对数据进行了显示。经过测试证明了软件可以完成自动化标定与数据可视化的工作,在一定程度上提高了实验的效率。

基于磁感应共振的BPSK通信技术的研究

针对水声、电磁波、激光技术在水下通信时受到水的吸收和散射,水下物体和生物对声波传播产生干扰和噪声,水的电导率、水分子和悬浮物的散射和吸收等影响,无法满足水下编队实时高速通信的问题,论文提出了一种基于磁感应进行通信的方式,信息承载于收发天线线圈之间的耦合互感磁场中,通过变化的磁场完成信息传输。在发送端,调制信号引起发送线圈中电流的变化,根据电磁感应原理,变化的电流将引起变化的磁场;在接收端,发送端引起的变化的磁场会改变通过接收线圈的磁通量,进而引起感应电流,信息最终被传输到接收端。实测结果表明:所提的方法在通信中,能够实现基本的通信。所提的方法仿真结果误码率0.05%。

基于水下磁感应定位技术的研究

针对水下目标定位系统中发射信号端的位置不明确的问题,提出三维正交线圈磁感应定位的方法,以弥补单个线圈磁场信息较少的缺点,有效解决单个线圈严重依赖轴线对准且无法实现空间定位的问题。建立了单个线圈和全向线圈的磁偶极子数学模型,对磁感应强度的三分量值与其空间位置的几何关系进行分析,通过仿真和试验验证了基于三维正交线圈的定位技术可行性。仿真和试验结果表明,发射端坐标的相对误差分别为:X轴为6.70%和2.09%,Y轴为7.73%和5.64%,Z轴为8.74%和2.06%,距离的相对误差在7.0%和4.3%以内。

基于磁屏蔽效应的抗强磁脉冲防护技术

针对电磁轨道发射武器发射瞬间强磁场脉冲冲击下电子元件损伤、信号饱和等问题,传统解决方法是采用磁屏蔽材料或磁屏蔽结构对电子元件进行防护,但是这些方法存在材料成本高、结构复杂等问题。该文提出了基于磁屏蔽效应在膛内线圈产生反向磁场,实现强磁脉冲作用下磁屏蔽的方法,对传感器元件进行防护。通过对该方法理论推导和仿真模拟线圈磁屏蔽效果,并将静态磁场仿真数据与试验结果进行对比,试验结果表明利用线圈进行磁屏蔽技术的可行性,对输出电压信号屏蔽效果达到77.4%,证实了线圈磁屏蔽技术可用于传感器元件抗强磁脉冲冲击防护。

弹载电子测试仪的设计

为了准确测量引信在膛内及飞行过程的动态参数,文中设计了一种可置于引信内部的微型弹载测试仪,分析了仪器具有的功能和特点。研究了仪器的强化处理工艺及高效缓冲结构,并经过模拟应用环境下的校准,最终成功获取了引信在膛内和发射过程的三轴加速度及转速信号。此研究对于引信、弹丸和火炮的设计、验收及研究有着十分重要的意义。

嵌入式容栅传感技术及轴功率测试研究

针对旋转轴功率测试存在的传感器信号引线困难、安装空间受限、信号易受干扰的问题,设计了一种嵌入式容栅扭矩、转速传感器和测试系统。测试时在轴的两端分别安装容栅传感器,轴在受到扭矩时产生扭角,则两容栅的输出信号会产生一个相位差,通过测量相位差的变化得到扭矩。容栅传感器的差动结构提高了灵敏度减小了误差,容栅的嵌入式安装,将对被测轴的影响降到了最低。实验证明容栅传感器可靠性高,可以在环境要求严格的情况下长时间使用,并且无需通过滑环、无线或红外进行供电和信号的传输,克服了以上方式安装复杂、信号易受干扰的缺点。

瞬态表面温度传感器超高温外推测试技术研究

提出利用外推法拓宽蓝宝石光纤黑体腔高温传感器测量范围,通过分析蓝宝石光纤黑体腔的导热规律建立了瞬态受热的黑体腔外推模型,利用分离变量法对外推模型进行求解,得到传感器的测温上限为3 005℃.设计完成了外推方法的实验验证,利用大功率高频可调制CO2激光脉冲作为1 500℃高温阶跃输入信号测得该传感器时间常数为10-2s数量级。利用同一激光脉冲作为热源、用该传感器和校准过的高速红外测温仪同时测得的黑体腔内外膜层温度变化曲线,验证了外推模型及方法的正确性。

高速动能弹侵彻钢板加速度测试技术研究

通过理论分析、计算机模拟,研究了弹体高速侵彻钢板时,弹体中应力波的传播规律,以及弹载测试仪器在引力波作用下的失效机理;研究了外部缓冲理论,包括缓冲材料选择、缓冲器件设计等。采用文中的研究结论,对高g值下的弹载测试仪器进行了抗高冲击设计,并进行了多次现场实验的验证。通过试验可以看出,利用不同密度、不同孔径的缓冲材料对电路模块可以进行有效地保护,极大地提高了弹体高速侵彻硬目标过程中的数据捕获率。

强电磁环境下膛压测试技术研究

电热化学炮发射实验时存在脉冲大电流放电产生的强电磁干扰和地电位浮动的问题,对瞬态参数产生严重影响。在分析强电磁干扰源和地电位浮动问题的基础上,采用存储测试技术、电磁屏蔽技术及光纤通信技术,设计了抗电磁干扰的瞬态信息获取及实时传输系统,保证了电热化学炮膛压测量中的数据准确性和仪器安全性,获得了有效膛压数据,对分析重要结构的合理性,对电热化学炮炮架的强度和刚度设计等有重要意义。

弹载弹丸参数测试技术的研究

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,设计了弹载弹丸参数测试系统。该系统采用CC430芯片作为主控芯片,集控制功能和无线发送数据于一体。利用动态存储测试技术采集和存储地磁传感器产生的感应电动势信号,提出了解算弹丸炮口初速和基于希尔伯特变换法提取信号包络解算章动参数的新算法。通过对某型杀爆弹数据的分析,所得弹丸参数均在理论范围值内。

基于ARM的实验室智能无线监控系统设计

针对现有监控系统与报警系统分立不集成的问题,提出了一种基于ARM的实验室多功能视频监控与报警系统。该系统选用Linux操作系统,S3C2440微处理器,使用CC2530单芯片Zig Bee无线模块进行组网。可以实时监控温湿度、监测是否有人员、设置蜂鸣器报警并且实现远程网络摄像头监控。通过Zig Bee终端采集信息并且无线传输、S3C2440控制平台接收处理数据并实现网络图像传输进而实时远程监控,从而实现了智能监控与报警系统的结合。整个系统适合应用于实验室的环境安全监测,以及安防监控,将为实验室的安全提供有力保障。

爆炸场压力测试多存少取技术研究

爆炸场压力信号测试过程中,现场干扰容易引起错误的系统触发导致测试失败。针对分布式存储测试系统,提出一种多存少取的测试技术。大容量的测试数据存储实现长时间的信号记录,可避免误触发引起的失效;标记并提取小容量的有效数据段,可改善数据传输和数据处理效率。设计并研制了一种基于多存少取技术的爆炸场地面压力测试系统,测试节点采样速率1 Msps、128 Gb数据存储、512 k W有效数据段提取,并具有Wi-Fi无线网络覆盖。