人机环境气体测试及动态补偿方法研究

“人-机-环境”特征已成为武器装备的重要性能指标,武器试验环境下的气体浓度变化过程测试将越来越重要。为此,设计应用于武器试验中的人机环境气体测试系统,自动记录试验过程中的各种气体浓度变化过程。通过电化学传感技术与存储测试技术结合,实现4通道气体测试,采样速率为48 Sps,存储容量达1 GB。采用PSO算法的逆建模方法建立5阶动态补偿滤波器对系统动态补偿,通过试验验证,补偿后系统的动态响应时间从15.25 s减少到3.42 s。该测试系统结合动态补偿环节具有可靠性和实时性,动态响应时间提高了77.5%,满足了武器试验人机环境气体变化快速性需求。

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。

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。

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。

基于动态特性补偿的冲击波测试数据处理方法

利用激波管对传感器进行动态标定,采用特殊白化滤波器广义最小二乘迭代法建立冲击波测试传感器的数学模型并对其动态特性进行分析,提出采用基于零极点相消原理补偿法来对传感器动态特性进行补偿。实际试验的测试数据处理应用表明,基于动态特性补偿的数据处理方法能够提高传感器动态特性和冲击波测试数据的准确度。

电位计式角位移传感器测试系统的动态性能研究

电位计式角位移传感器以其结构简单、性能稳定、能适应恶劣环境等特点,广泛应用于航天航空、军事、民用各行业.但也由于它的测试精度不高、动态响应较差而极大地限制了电位计的使用范围.作者在阐述电位计式角位移传感器原理的基础上,着重分析了系统的动态响应性能,设计了三阶低通滤波器,并采用零极点配置设计其补偿电路,改善了系统的动态响应,提高了所测信号的精度,最后用MATLAB仿真对比了补偿前后单位阶跃信号输入下的幅频特性,分析说明了测试系统的动态性能指标.

MEMS同振型仿生矢量水听器实验测试

MEMS(Micro Electro Mechanical System,微机电系统)同振型仿生矢量水听器采用MEMS二维仿生矢量水听器和标准声压水听器一体化封装,保证了通道间的严格正交,海试环境下性能测试具有"8"字形余弦指向性和较高的灵敏度。在性能测试的基础上对水听器的定向能力进行了实验研究,实验结果表明:同振型矢量水听器能够实现声目标定向(定向误差小于3°)和运动目标的航迹跟踪,为后续的工程化应用打下了基础。

片上系统在动态测试领域的应用探讨

在实时动态测试领域中,测试系统微型化是一个重要的研究方向.片上系统技术的发展,为降低系统体积、功耗提供了有效的技术手段.本文利用该技术对微型测试系统进行了研究,对包括SoC(Systemon Ch ip)单片机、基于FPGA(F ie ld P rogramm ab le G ate A rray)的SoPC(System s on a P rogramm ab leCh ip),S IP(System-in-package),A S IC(A pp lication Spec ific In tegrated C ircu its)等片上系统技术在动态测试领域中的应用进行了探讨.设计了SoC单片机及SoPC在动态测试中的应用方案,并进行了试验测试.结果表明,片上技术能更好地完成动态测试.

复合射孔压力加载下铜柱测压计测试实验和数值分析

进行基于铜柱测压和实测压力时间曲线的石油井射孔压裂实验,建立铜柱测压计的数学模型,并采用交互式计算方法得出其作用过程的解析解。分析结果表明,井下射孔压裂过程中,压力上升沿很陡,活塞在外部压力达到峰值时,速度很大,会继续压缩铜柱直到速度为零。活塞的运动可以分为加速和减速撞击2个过程。活塞的最大速度决定了铜柱测压计最终测试值,且与速度成正比。射孔脉冲压力加载过程中铜柱测压计的误差取决于压力上升时间、脉冲宽度、峰值压力等影响因素。火炮膛压加载下铜柱测压计误差较小。

瞬态高温传感器动态性能测试技术研究

提出了用于瞬态高温传感器动态性能的脉冲CO2激光激励系统,建立并分析了温度传感器瞬态响应数学模型.以此对蓝宝石光纤黑体腔高温传感器进行了动态性能实验研究.实验结果表明,传感器时间响应常数达30 m s,测试最高温度可达2 000℃,可以对武器发射、火药燃烧、爆炸等过程中瞬态高温进行测试.实验方法具有非接触、操作简便,精度高,实用性强等特点.

基于热电偶动态校准系统的半导体激光器上升时间测试分析

介绍利用大功率半导体激光器作为温度发生装置,发出脉冲激光使被校准热电偶表面产生准阶跃温度变化的信号,用响应速度快的红外探测器和响应慢的被校准热电偶同时对此温度变化信号进行探测,最终以前者测得的值作为真值来校准后者的新的动态校准系统。为了能够测试响应速度快的热电偶,需要测试温度发生装置的响应时间,因此提出了选用响应速度快的光敏二极管作为光电探测器件,通过搭建测试电路,获得激光器上升时间的测试方法。并针对波长为980 nm的大功率半导体激光器进行测试,给出测试结果。试验表明,该半导体激光器的上升时间为纳秒级别,可以实现对时间常数为微秒级别热电偶的动态校准。

实验室常用集成电路芯片功能验证软件平台的设计

采用VB编写上位机软件,利用FPGA芯片来做硬件控制器,设计出了一种基于FPGA和软件/硬件联动配置技术的集成电路芯片功能验证测试装置,实现对实验室常用集成电路芯片功能好坏测试并作出评估;该装置实现了同一插槽测试不同芯片和集成电路测试台上最多达二个芯片同时测试的功能;该装置已成功地用于包括TTL74138、IDT7206、DS26C31等多个实验室常用集成电路芯片的功能测试。

汽车碰撞实验车载测试系统中数据存储的实现

FLA SH存储器以其体积小、容量大、可随机访问等优点可以方便地应用于汽车碰撞试验中.采用FLA SH存储器作为车载测试系统数据存储介质,研究了基于FLA SH存储器的控制电路及车载式测试系统在汽车碰撞试验中的应用.论述了测试系统总体设计思想;设计了与FLA SH存储器的数据存储特点相匹配的数据双缓冲电路,以及对FLA SH存储器的数据进行写入、读出、擦除等操作的中心控制电路;并且设计了测试系统实现所有功能的软件流程.

戈登式辐射热流传感器动态特性测试技术

高速热流传感器广泛用于航空、航天、爆炸场等领域的热流密度测试,时间常数为传感器重要动态特性参数之一。传统测试方法仅能测试时间常数几百毫秒的热流传感器,无法满足未来高速热流传感器的测试需求。系统采用光纤输出半导体激光器作为辐射热流源,输出阶跃辐射信号通过微透镜光斑均匀化光学系统作用于高速Gardon计敏感面,利用信号调理电路和采集系统实现热流计输出信号的高速采集。系统响应时间为μs级,能够产生MW/m2级热流信号。完成了GD-B4-50K、GD-B4-200K和GD-D0-5M三种型号的辐射热流传感器动态测试,测得时间常数分别为0.199 s、0.521 s、0.052 s。可以有效解决航空飞行、航天再入等领域的辐射热流传感器测试难题。

膛压测试系统耗散型传压管道动态响应方法

针对目前枪膛膛压测试研究中,很难利用理论方法求出压力大小,同时安装传感器时不能保证其敏感部位与被测压力介质之间是直接接触等问题,提出了膛压测试系统耗散型传压管道动态响应方法。该方法通过建立的耗散型传压管道数学模型对传压管道的长度、直径进行仿真研究,分析了传压管道的几何参数对管道固有频率的影响。当直径不变时,长度越长传压管道的固有频率越小;当长度不变时,直径对传压管道的固有频率影响不大,并且通过选择合适的直径和长度对其进行实验模拟。仿真试验结果表明,通过试验得出的实测值与理论值相符,所设计的传压管道满足实际使用要求,没有产生信号的失真,能真实传递膛压的动态特性。

面向固体发动机动态燃速测试的碳纤维复合材料超声衰减特性

精确测量推进剂燃速是研究固体火箭发动机弹道性能的关键需求.利用超声波回波法对燃速动态测试是目前最先进的方法之一.针对测量过程中超声波通过碳纤维发动机外壳时衰减程度大的问题,通过分析碳纤维复合材料中的超声波传播和衰减特性,完善了超声波在碳纤维复合材料中的传输模型.采用200 kHz^2 MHz的超声波探头作为激励源,搭建了超声波衰减系数测试平台对2~7 cm厚度碳纤维复合材料样本进行验证.结果表明,对同一厚度的样品测试时,频率每增加100 K衰减系数增加0.108~0.187 dB,使用同一超声频率测试时,厚度每增加1 cm衰减系数增加0.529~0.815 dB.通过此衰减模型可以为超声波检测频率的选取提供参考,有效提升固体火箭发动机的燃速测试精度.

调制激光器激励法的Butt-Welded热电偶动态特性测试

提出了一种利用大功率高频调制CO2激光作为激励源,对表面温度传感器进行动态特性测试的新方法,建立了动态特性测试系统,用美国相干公司DiamongOMEGA系列K—500型CO2激光器对OMEGA公司Butt-Welded热电偶进行了动态特性测试,实验结果表明该传感器的响应时间为41.6ms。

高温传感器动态校准系统中激光器响应时间的测试分析

本文简单介绍了瞬态表面高温传感器动态校准系统,着重描述了对作为加热热源的激光器响应时间的测试。试验表明,用CO2激光器作为加热热源能够对亚毫秒量级的高温传感器进行动态校准。

基于模拟油井的P-T测试仪的动态校准

在动态测试过程中,测试系统的准确性是测试中的关键问题。为了提高测试的准确性,本文应用新概念动态测试的方法,将测试用的传感器和测试仪器放置到与被测体相似的环境中,承受与被测体相同的恶劣环境,对油井P-T测试仪进行了模拟环境下的动态校准,使测试仪的准确性和可靠性大大提高。