炮弹爆炸弹片平均飞行速率测试方法研究

2011-08-16 14:59:58来源: 互联网
为了衡量炮弹爆炸所产生的爆炸力,往往需要测量炮弹弹片的飞行速度。然而,炮弹爆炸所产生的弹片不仅数量不确定,而且各个弹片的飞行方向和速率也各不相同。因此,测量炮弹爆炸弹片的速率要比测量枪支子弹的速率复杂得多。设计一种简单合理、便于实现的测试方法来测量炮弹爆炸弹片速率正是本文研究的课题。
1  测试原理
  由于炮弹爆炸时存在诸多不确定性因素,所以在测量弹片速率时只能测其平均速率。具体原理如下:进行测试之前,在炮弹周围放置一圈靶标,靶标与炮弹的水平距离s0为8m。考虑到爆炸时弹片将向斜上方飞出,为保证弹片以较大的概率射中靶标,选择靶的最大高度skmax(即k取最大时的sk)不低于8m(10m左右为宜),如图1所示。如果能准确记录炮弹爆炸的时刻t0和某一弹片进入靶的时刻ti,则该弹片的平均飞行速率为,其中k为该弹片所属的弹洞系列。一个弹洞系列是指靶距相同且属于同一被测信号通道的一些弹洞。因此,测量弹片速率的关键在于能够准确测出炮弹爆炸时刻t0和弹片入靶时刻ti。利用数据采集卡可以实现上述目的。

  如图2所示,在炮弹爆炸瞬间,绕在炮弹上的触发线立刻被炸断,触发线电平立即上升为Vtrg,Vtrg为一直流正电平,作触发电平用,其值应小于Vcc。从而触发数据采集卡,启动采集,开始记录靶上信号线的输出波形,波形起点即为炮弹爆炸时刻t0。继续记录靶上信号线输出波形,根据其波形特点,即可确定各弹片的入靶时刻ti。如图3所示,弹片未入靶时,高电平Vcc未与信号线相连,采集到的数据为0电平。Vcc为一直流正电平,当弹片入靶时,金属弹片把Vcc与信号线相连,采集到的数据跳变为Vcc电平。当弹片离靶后,信号线电平又回到0电平。因此,当多个弹片先后入靶时,同一弹洞系列的理想波形便应如图4所示。其中,t1、t2、t3分别为弹片1、弹片2、弹片3的入靶时刻。t0为触发时刻,即炮弹爆炸瞬间时刻。至此,炮弹爆炸时刻和各弹片入靶时刻均已准确测得,各弹片的平均飞行速率即可由公式算出。

2  测试系统的软、硬件设计
2.1 硬  件
  硬件部分主要由数据采集卡和靶标组成,关键在于选择合适的数据采集卡和靶标材料。
  选择数据采集卡主要考虑其采样率和量程。实测中,数据采集卡的一个通道对应一个弹洞系列,一个弹洞系列可能射入0至多块弹片。显然,当有多个弹片射入时,各弹片的入靶时间间隔将非常短,因此,只有采样率足够大的数据采集卡才能分辨出各弹片的入靶时间间隔。为此,这里选用PCI50612数据采集卡,其采样频率最高为50Msps。由于炮弹爆炸弹片很多,其飞行方向各不相同,故布防的测试通道也多,实际多达几十个。所以需要采用多卡并行扩展的方式扩展测试通道,但这样会导致上位PC机开销很大,因而,实测中采样率选择不是越高越好。采样率越高,PC机处理的数据量越大,PC机处理越复杂。实测中使用12.5Msps档采样率,基本达到实测分辨率要求。此外,选择大量程的采集卡更好一些,实测中Vcc电压选择10V左右较佳,所以采集卡的量程必须大于10V。

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关键字:炮弹爆炸  飞行速率

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2011/0816/article_3253.html
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