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。

基于FPGA和LoRa的燃烧室振动信号无线测试装置设计

燃烧不稳定性问题可引起大幅的机械振动,严重影响发动机正常工作。为满足新型试验需求,针对传统燃烧室测试装置灵活性不足、可靠性差等问题,设计了一种基于FPGA和LoRa的燃烧室振动信号无线测试装置,以FPGA作为主控单元,将前端高速AD采集的振动传感器数据存入Flash,通过LoRa技术并结合以太网的高速运行,在PC端进行远程操控和数据处理。试验表明:该装置可以实现至少500 m开阔距离内待测燃烧室振动信号的可靠测试,工作稳定,实时性强。

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。

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U型光纤中瑞利散射光谱探测的分布式折射率传感技术研究(特邀)

折射率是材料的重要参数,对于折射率的检测和测量,已广泛应用在化学分析、环境保护和医疗卫生等诸多领域。其中,弯曲(U型)光纤是实现折射率传感的最简单结构,利用光纤的U型弯曲损耗可以受到弯曲光纤外部环境影响的基本原理,结合普通单模光纤高柔韧性不易折断等优点,提出了一种基于U型光纤中瑞利散射光谱探测的高灵敏度、结构简单和价格低廉的分布式折射率传感方案。当弯曲直径为0.7 cm时,在1.333 0~1.377 3的折射率测量范围内,其灵敏度达到42.57 nm/RIU的最佳值,并呈现良好的线性传感响应,使得医用等一次性廉价折射率传感探头的使用和普及成为可能。

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。

波长快速扫描系统的关键技术研究

波长快速扫描系统在算力网络、5G前传网络以及新一代可重构光分插复用系统等领域起着重要作用,整个波长扫描测试系统的性能基本取决于激光器性能的优劣。为此,基于In Ga As P/In P增益芯片优异的宽光谱光学特性和Littman-Metcalf外腔反馈原理研制了一台具备宽调谐范围、高扫描速度以及无模式跳变等特点的可调谐激光器。实验上获得了240 nm/s的最高扫描速度、0.001 nm的最小步进触发间隔、优于±1.3 pm/1 min的波长稳定性、优于2.39 pm的绝对波长精度、优于±0.02 d B/1 min的功率稳定性及无跳模范围为110 nm的单纵模扫频输出。该研究有助于推动波长快速扫描测试系统的研究进程,提升波分复用等器件的测试精度和效率。

外腔可调谐半导体激光器准直系统测试研究(特邀)

为了解决外腔可调谐半导体激光器波长调谐范围小的问题,对高斯光束在谐振腔内的传输特性进行了分析。结果表明,将增益芯片出射光束调整至发散角较小实现准直的方式不利于拓展波长调谐范围。针对一种涵盖1480~1640nm波段的Littman-Metcalf外腔可调谐半导体激光器,提出一种将光腰位置调整至与外腔长度相等的准直方案。经过仿真研究,相较于小发散角的准直方式,采用该方式准直后,可调谐半导体激光器的调谐范围得到大幅提升。

超宽带电光调制芯片参数测试系统设计(特邀)

电光调制器芯片的带宽、响应平坦度等频域参数是衡量电光调制器芯片性能的重要评价指标,研究了电光调制器芯片频域参数测试方法,建立了一种基于超宽频带光波元件分析仪的电光调制器芯片频响参数测试系统。在10 MHz~110 GHz范围内对电光调制器芯片的核心频响参数进行了测试。实验结果表明,该方法测量结果与芯片设计目标一致性较好,是一种高效高精度的电光调制器芯片频响参数测试方法。

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。

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。

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。

基于存储测试技术的弹底压力测试技术

提出了基于存储测试技术的弹底压力测试方法,采用微型化技术、微功耗技术、抗高过载技术设计了弹底压力测试仪,该仪器可随弹丸保温,能承受火炮发射时膛内高温高压高冲击、侵彻高过载等恶劣环境,具有精度高、可靠性高、操作简单等优点。对压电式压力传感器的加速度效应进行了理论分析,提出了试验修正方法。实弹测试中同时获得了弹底压力曲线和膛底压力曲线,为研究二者之间的关系提供了数据依据。实测结果表明:所提出的弹底压力测试方法可行,测试数据为身管武器设计、弹丸和引信设计提供了重要依据。