基于改进HHT的水中爆炸冲击波信号时频特性分析方法

根据水中爆炸冲击波信号的特征,利用希尔伯特-黄变换(HHT)处理非平稳信号的优势,提出了一种结合小波分解及相关系数筛选的改进HHT方法。该方法首先通过小波分解将信号分为高频部分和低频部分,然后利用相关系数对固有模态函数(IMF)分量进行筛选。理论与实践表明,改进的HHT方法能够有效、准确地对水中爆炸冲击波信号的时频信息进行分析。

冲击波信号后期处理方法研究

冲击波超压测试是武器系统毁伤效能评估的主要方法之一,信号采集后处理方法是否合适直接影响评估结果的好坏。本文分析了理想冲击波特性,列举了5种典型实测冲击波曲线:分别叠加了振荡信号、弹道波、瞬间抖动信号的冲击信号,反射波和入射波叠加的冲击波信号,非指数衰减的冲击波信号。采用滤波、拟合和小波技术,对5种曲线进行处理,并给出了每种典型曲线合适的处理方法。

基于改进子空间追踪算法的冲击波信号采集

工程实践中采集冲击波信号时须保持较高采样率,且对信号的重构效果要求较高。针对以上问题,将压缩感知理论用于冲击波信号测试,并针对重构算法中的子空间追踪算法进行改进,引入正交匹配追踪算法选择原子的思想来构建初始支撑集,从而降低采样率和提高信号重构效果。在5psi和50psi传感器实测冲击波信号上的实验结果表明,本文算法与未改进前的SP算法相比具有更好的重构效果,重构误差减小,算法运行效率提高70%。

多层复合装药爆炸冲击波信号能量谱

为研究多层复合装药爆炸冲击波在不同频段内的能量谱特性,进行了不同长径比多层复合装药的爆炸试验。利用小波包分析原理分析爆炸试验测得的冲击波压力信号,获得不同长径比复合装药的冲击波压力信号能量谱,得到了不同频段内冲击波压力信号的能量谱特征规律。结果表明:复合装药的冲击波能量谱值随装药长径比的增加而增加,冲击波能量主要集中在低频段,不同长径比复合装药爆炸冲击波具有不同的能量分布且各频段的能量差异明显;近距离及大长径比复合装药爆炸冲击波的低频段能量具有较大的能量增长百分比,内外同时起爆时多层复合装药的冲击波压力信号总能量是中心起爆的1.55倍。研究结果可为复合装药结构下毁伤威力可控战斗部的设计及毁伤效能评估提供参考。

基于深度卷积生成网络的冲击波信号压缩感知方法

因信号的重构效果受到稀疏矩阵选取或设计的影响,传统压缩感知技术在处理冲击波信号时要求信号在某个变换域上满足稀疏先验性。为了避免稀疏矩阵不易选取的问题,提出了一种基于深度卷积生成网络与压缩感知技术相结合的算法。该算法将固定的随机信号作为网络输入值,网络的输出结果为重构信号,利用文中设计的损失函数对网络中的参数进行优化,实现信号端到端的恢复,并通过仿真验证了重构结果误差的减少。在15 psi和5 psi传感器实测冲击波信号的实验结果中表明,本文算法相比于传统压缩感知技术具有更好的重构结果,重构误差在稳定时约为DFT-OMP算法和DCT-OMP算法在M为2400时误差值的0.5倍。

融合CEEMDAN-GMM和小波阈值方法的爆炸冲击波降噪算法

针对实测爆炸冲击波信号中存在大量噪声信号以及自适应白噪声完整集合经验模态分解(CEEMDAN)方法在降噪过程中容易出现信号失真的问题,提出了一种基于CEEMDAN方法和高斯混合模型(GMM)的爆炸冲击波降噪算法。该算法首先将原始爆炸冲击波数据通过CEEMDAN方法分解得到若干个本征模态分量IMF,并利用GMM聚类算法将IMF分量分为多个类别。通过计算不同IMF分量的方差贡献率校核聚类结果,剔除高频噪声类别的IMF分量。对受噪声干扰的IMF分量,采用小波阈值方法进行滤波去除噪声。最后,将滤波后的IMF分量与未受噪声干扰的IMF分量一起重构,并获得降噪后的爆炸冲击波信号。实验结果表明:CEEMDAN-GMM与小波阈值算法信噪比值RSNR和均方根误差值MRMSE分别比CEEMDAN方法和CEEMDAN-小波阈值算法提高了10.19 dB和2.99 dB,降低了0.42×10^(-4)和0.14×10^(-4)。

基于压电薄膜的一体式冲击波测试系统

冲击波压力测试在弹药试验和武器威力评估中发挥着重要的作用。爆炸试验的冲击波测试作为一种瞬态信号测试,对测试系统的动态性能和可靠性有很高的要求。本文在现有冲击波压力测试系统的基础上,研究了一种基于压电薄膜的一体式冲击波测试系统。将高频率响应的PVDF薄膜与电路结构进行一体化设计,完成信号感知、信号调理和信号采集存储,通过上位机读取存储数据并分析,可降低成本、减小体积、提高测试可靠性。对一体式测试系统进行了激波管标定实验及小型爆炸模拟试验,结果表明,测试系统具有上升时间8μs的动态性能,可实现分辨率12 bit下1 Msps的信号采样,总存储容量达1 MB,测试系统可初步用于爆炸场冲击波压力测试。

基于能量谱的爆炸冲击波毁伤特性研究

能量谱是评价爆炸冲击波的重要特征参量,大量实验发现爆炸冲击波在某频段内的能量谱值越高,对自振频率在相同频段内目标的毁伤效果越好。为研究爆炸冲击波的能量谱特性,设计了2组对比实验,分别测得同种炸药在不同爆心距及不同炸药在同种爆心距的爆炸冲击波压力信号。为准确提取爆炸冲击波信号中的能量谱,提出了一种基于小波包的改进HHTT(希尔伯特一黄变换)能量谱提取方法。针对噪声对能量谱特征的影响,采用小波包对原始信号进行滤波,结合IMF(固有模态函数)分量与滤波后信号的相关系数,筛选出有效IMF分量,结果表明改进HHT方法提高了能量谱计算精度和速度。通过分析不同工况下爆炸冲击波能量谱发现,爆炸冲击波低频段能量随距离的增加衰减慢,毁伤范围大;高频段能量随距离的增加衰减快,毁伤效果较弱;同时,不同类型炸药的爆炸冲击波具有不同的能量分布,高频能量与低频能量可有明显差异,以上规律可为战斗部毁伤效能评估提供新的思路。

冲击波效能参数变采样数据采集系统的设计

充分利用冲击波信号和气泡信号的特性,设计了抽样率随被抽样信号的波动程度而改变的采样系统,大大降低了系统的数据传输、存储压力,在同样的器件条件下并不降低对信号的分辨力,很好地实现了炸点信号效能参数的数据采集。

基于改进FastICA的冲击波工频干扰消除算法

在火炮冲击波信号测试领域中,为解决陷波算法消除工频干扰损失有效信号成分的问题,提出了一种改进的FastICA算法消除工频干扰。采用五阶收敛的牛顿迭代形式改进基于负熵的FastICA算法,使其不仅具备负熵算法的高精准度,而且收敛速度快,迭代次数少。仿真结果表明,该算法的相似系数和信噪比达到0.999 99和45 dB,较传统陷波算法的0.996和21 dB有明显的优势。相比于基于负熵的FastICA算法,改进算法与其精准度相同,但迭代次数减少了26.7%;与收敛速度较快的峭度算法相比,改进算法迭代次数更少,收敛速度更快,稳定性更高。该算法具备精准度高、收敛速度快和迭代次数少等优势,因此适用于实时处理冲击波的测试场合。

一种改进型烟花重构算法及其在冲击波测试领域中的应用

工程实践中对冲击波信号的重构精度要求较高,而常用的压缩感知重构算法,受限于算法的贪婪特性,易陷入局部最优,影响信号的重构精度。针对以上问题,将烟花算法引入压缩感知技术中,利用其全局寻优能力减小重构误差,将算法改为非数值优化方式缩小解空间范围,精简爆炸强度降低冗余火花数量,自适应爆炸幅度避免算法局部收敛,并使用精英-轮盘赌选择策略节约算法效率,有效提升算法重构性能。在50 psi量程传感器实测冲击波信号上的实验结果表明,算法与其他重构算法相比具有更好的重构结果,重构误差减小,算法运行效率在同类型算法中最高。

基于瞬态压力信号探测识别的无线分布式测试系统（英文）

在爆炸场的瞬态压力测试过程中,现场干扰容易引起误触发导致测试失败。为了提高测试系统的稳定性,本文提出了一种信号探测识别技术用于压力测试系统。在信号循环采集过程中,通过实时检测电平值,标记有效突变,对有效数据段进行特征检测,从而识别出有效信号进行顺序采集。实验证明,该系统实现了冲击波信号有效采集、减少了干扰以提高测试可靠性。

瞬态压力信号识别研究及FPGA实现

针对大容量存储式爆炸场冲击波压力测试技术,提出了一种瞬态压力信号识别方法。该方法包含特征识别和趋势识别两个部分,以冲击波信号的上升时间,正作用时间,超压峰值和负压为指标做特征识别,并以趋势识别做补充。通过MATLAB仿真验证了此识别方法的可行性,并提出了其在FPGA上的硬件实现方法。

参数可配置的瞬态压力存储测试系统设计与实现(英文)

在爆炸场的冲击波超压测试中,弹药的当量、类型以及测试节点到爆心的距离都会影响冲击波信号的特征。为保证不同特征的冲击波信号在靶场测试中都能被完整采集,本文提出了一种参数可配置的瞬态压力存储测试系统。该系统通过无线通信的方式对爆炸场的所有测试节点进行参数设置,满足了不同节点的测试需求。通过爆炸环境的测试实验,验证了测试节点的可靠性。