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。

破片防护结构对冲击波测试影响的数值分析

针对防护结构对冲击波特征的影响,利用AUTODYN对防护结构条件下冲击波信号传播进行数值模拟。采用2D-Euler Multi-material算法进行仿真计算,将防护区域不同位置冲击波压力曲线、特征参数与空旷环境进行对比,分析防护结构与测点的距离及防护结构偏离冲击波传播方向的角度α对冲击波测试的影响。结果表明:在单向防护时,若达到正向防护(α=0)且防护结构与测点距离等于10倍圆柱直径时,压力峰值、正压作用时间和比冲量误差分别为0.51%、4.36%和1.91%;在多向防护时,以10倍直径距离分析,α=0时,压力峰值误差最小,为-0.43%;α=30°时,正压作用时间和比冲量误差更小,为-2.91%和0.66%。

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。

基于MPC的音视频同步码率自适应测试

随着信息化的发展,音视频流媒体技术应用面越来越广,为了使得音视频流媒体技术尤其是在直播方面拥有更好的性能,得到更多用户的好评,采用在原本HTTP的动态自适应流标准的视频流媒体架构下引入MPC控制算法并将MPC与码率自适应算法相结合的方法,进行对AAC优化、确定预测模型、测试音视频同步的影响因素以及PSNR-Y分量、测试切片时长与跳帧时延,计算最终的QoE用户评价指标来进一步检测音视频流媒体技术的优劣;经实验仿真测试可知,相比前人的相关算法,在不同直播场景下以及不同网络环境下均有更加良好的QoE值,平均QoE用户评价指标明显更高,为1 237.282 6;综上分析可知,MPC的音视频同步码率自适应算法各项性能最好。

基于AES的改进视频加密测试

为了使得视频加密技术具有更加良好的加密效果,在原本AES加密算法基础上进行了创新,通过加密元素的选取、运动矢量的加密方案设计、DCT变化系数的加密方案设计三部分进行了展开分析与实验;经过后续仿真验证,密钥敏感性得到了很好的提升;视频质量方面,改进后的AES算法的RGB直方图可知其加密效果和解密还原效果良好,经过对比分析,改进后的AES算法加密的SSIM值最小、PSNR值更低,即加密效果相对更好;经过计算可知,编码时间百分比增加了0.23%,解码时间百分比增加了8.56%,对NPCR、UACI以及加密前后视频帧像素对的相关系数等参数分别测试可知,相比前人的几种加密方式,改进后视频加密安全性能最好;综上分析可知,改进后视频加密效果最好。

外系统等效器的国产化设计及测试

火箭、卫星等飞行器测试实验阶段需要外部系统等效器来模拟各种控制信号和测量参数。然而近几年国外实施技术封锁,为解决我国芯片领域面临着“卡脖子”的问题,创新性地提出了一种以国产FPGA为控制核心、国产电源芯片为供电核心、国产千兆以太网和国产四路收发有源光模块为传输核心的外系统等效器。经过在高、低温试验,振动试验以及电磁干扰试验的测试下,该系统实时性好、可靠性高,在光纤链路中的通信速度可达1.25Gbit/s,满足了项目要求,达到了国产化的目的,并已成功应用于某型号等效器测试系统中。

火焰温度场测试中的传感器动态响应研究

在诸如爆炸火焰温度场的瞬态测试中,传感器的动态响应特性是影响测试结果的重要指标,而温度传感器热电偶的动态响应特性通常通过时间常数来反映。针对这种特殊测温环境下对热电偶时间常数的标定要求,采用火焰温度源法,对OMEGA生产的热电偶的时间常数进行了标定分析,获得其时间常数为846.992 ms,标定系统的动态重复性为1.17%。结果表明,用此标定方法得到的时间常数能更真实地反映热电偶在火焰温度场中的动态响应性能,且标定系统的动态重复性好,测试精度高,对分析弹药爆炸过程中的热毁伤效应有一定的参考价值。

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。

高频信号动态测试中的信号完整性分析

结合高频信号测试仪使用环境的特点及要求,分析了影响高速数据采集电路信号完整性的主要因素,针对高频信号的反射和串扰,分别从多层PCB板的层叠设计,差分信号传输线蛇形布线,添加阻抗匹配网络几方面进行了信号完整性设计。建立差分信号传输线拓扑网络的模型并通过仿真确定了阻抗匹配网络的结构和参数,减小了由于传输线阻抗失配引起的信号反射与串扰;对电源完整性进行分析,通过内电层分割和滤波电容网络减小了电路中的地弹现象,从而降低了测试仪的系统噪声。最后通过模拟环境下的实验验证了高速数据采集电路的信号完整性分析,实验结果表明通过信号完整性设计提高了测试仪的抗干扰能力,所采集的数据可靠有效。

火焰温度场测试中的传感器动态特性补偿

在进行爆温测试时,爆炸伴随的高温火焰具有变化快、温度高、测试环境恶劣等特点。针对这种特定的测温场合,运用火焰温度源法研究了热电偶传感器在火焰温度场中的动态响应特性。为了减小热电偶的动态测量误差,通过粒子群优化算法(PSO)建立了测试系统的动态补偿滤波器模型。实验表明,这种研究方法有效地改善了热电偶的动态测量误差,对通过爆温测试进行弹丸热毁伤评价有一定的参考价值。

冲击波测试系统中压力传感器的实时动态补偿实现

冲击波测试系统在测量爆炸冲击信号时,必须解决因传感器的有效带宽难以满足或覆盖被测信号而引起的动态测试误差的问题。为此,利用激波管来对传感器进行动态标定获取实验样本,采用QR分解和改进粒子群优化(PSO)算法进行逆滤波快速估计动态补偿滤波器的阶数和系数。因数字滤波器的有限字长效应,本文选取合适的系数及输出数据的量化位数,来满足测试系统的稳定性。为实现实时在线修正,设计了以FPGA为控制与处理核心的全并行单反馈动态补偿结构,对系统硬件补偿前后的动态特性进行分析。实验表明该补偿滤波器能够满足实际测试需求,能够显著地提高传感器的动态响应特性。

高g值加速度动态线性测试冲击方法仿真分析研究

高g值加速度传感器动态线性测试描述了传感器的输入、输出以及频率三者之间的关系,反映了在某一特定频率下传感器的线性特性。基于霍普金森杆校准系统动态线性测试的一个关键技术是通过实现内弹外弹两粒弹丸的同步撞击,以此来实现两子弹作用于杆上的冲击加速度脉冲的频率相同,实现加速度传感器动态线性测试。本文基于动态线性测试方法,对子弹的同步撞击方法与子弹形状进行了仿真与实验研究。结果表明:实验室无法实现内外弹的同速异步撞击;将用于动态线性测试的内外弹绑定和改变内外弹截面积对第1次压缩波基本没有影响;该结论为利用霍普金森杆做加速度传感器动态校准提供了理论基础和现实依据。

基于MCU和CPLD的微型动态应力存储测试系统

为了解决车辆履带上的动态应变压力测试问题,设计了一套微型应力存储测试系统。对于应变压力传感器采用电桥法测试应力并应用存储测试技术设计了整套测试系统。使用单片机和CPLD作为系统的主控芯片完成系统的微功耗设计,并设计了模拟电路部分和数字电路部分。经过冲击梁实验表明此测试系统和理论计算的误差在7%以下,可以对车辆履带上的应力进行测量。

基于专用ASIC的引信动态参数存储测试系统设计

针对某引信在膛内工作时出现的问题,设计一种小型的能够承受膛内发射和撞地时高冲击过载的存储测试装置,并对其进行测量。这套独立的弹载存储测试装置采用自主开发的弹载测试专用ASIC-HB0202,具有微体积、微功耗和可靠性高的特点。本测试系统安装在体积很小的引信腔内,不需要对弹丸进行改装,在一次实验过程中能够完成对引信在膛内整个运动过程的三轴加速度、转速等多路参数的测量,并已成功测得多组数据,是引信故障分析和改进设计的重要手段。

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。

射孔器腔内压力测试仪的高频动态补偿方法

针对腔内压力测试仪无法测得一次压力脉冲的问题,提出了一种按希望指标高频动态数字补偿的方法,通过射孔器腔内压力测试仪的设计实例并在爆炸洞模拟膛压发生环境下进行试验验证,说明了本方法的有效性。分析了石油井下射孔器腔内压力信号的特性,通过高频动态补偿数字滤波系统的设计,从而达到在高温、高压、高冲击等恶劣环境下测得一次压力脉冲,为测试仪的优化设计提供可靠依据的目的。