塑性敏感元件高度自动测量仪研制+文献综述(2)
4.1.3 接口模块 23
4.1.4 时钟信号 23
4.2 单片机软件设计 24
5. 系统验证实验及标定 24
5.1 硬件调试 24
5.2 软件调试 25
5.3 结论 26
结 论 29
致 谢 30
参 考 文 献 31
1 引言
1.1 本课题研究的目的和意义
膛压是指射击时炮膛内的火药燃气压力，它是身管发射武器设计、研制、验收中必须测量的一个重要参数。膛压的测量常用塑性测压法。
塑性测压法具有使用方便、操作简单、不需要破坏被试武器以及一致性好等优点。所以自诺贝尔发明了铜柱测压法至今，在各类武器的研制中，尤其是武器系统的设计定型实验及生产交验中，塑性测压法仍然被广泛采用。
塑性测压法主要有以下几个优点：
（1）使用方便：采用电测技术测量压力信号时，不仅需要高精度的压力传感器，而且需要复杂的信号放大设备和记录设备，以及稳定的电源系统，这对于设计测量（尤其是野外实验）极为不便。如果采用塑性变形测压法进行膛压测量，只需要一个塑性测压器（由测压器、塑性敏感元件组成）即可，测压器件受压后的塑性残余形变就是实验结果的记录，因而无需采用专门的记录设备和电源系统。
（2）操作简单：采用电测法测量膛压时，由于需使用专门的仪器设备，为获得完整的实验结果，常常需要对测试系统的各个仪器反复调试。采用塑性测压法时，操作过程要简单的多，省去了繁杂的调试。
（3）价格便宜：采用电测法时，精密的压力传感器造价相当昂贵，相比之下，塑性敏感元件要便宜的多。
（4）不需要破坏被测武器：电测法测膛压时，需要在武器上开出大小合适的孔安装压力传感器，这对于造价昂贵的武器来说实验代价太大。而采用塑性测压法进行测压，在这类武器上可以使用放入式的测压器，从而避免了对武器的破坏。
由上可见，塑性测压法具有明显的经济性和可靠性优点，在膛压测试领域还有相当长的技术寿命[1]。
本课题源于塑性测压法，测量塑性元件铜柱的高度。为了消除传统测压造成的误差，方便使用，设计一台高度自动测量仪。有了铜柱的高度值，再在数据库中查表将其转换为压力值。
测量高度（位移）的方法有很多，比如测量速度积分法、回波法、线位移和角位移转换法、位移传感器法。本文采用位移传感器的方法。通过位移传感器，将被测位移的变化转换成电、光、磁等量的变化来测量，这是应用最广泛的方法。
位移传感器的方法可根据位移检测范围变化的大小选用。微小位移测量通常采用应变、差动变压器、电涡流、电容、霍尔等传感器，测量范围从几微米到几个毫米，如物体振动振幅的测量等；大的位移测量常用到光栅、磁栅、感应同步器、编码器等传感器[2]。
1.2 塑性敏感元件测压工作原理
塑性测压法所使用的塑性敏感元件包括测压铜柱和测压铜球两大类，两种测压器件的工作原理类似，铜球测压法与铜柱测压法的区别在于：铜球使用前不进行预压，直接用压后高作为最大膛压的量度；而且铜球与铜柱的压力标定方法不同，铜球的压力对照表是采用准动态体制标定的动态压力对照表，它反映的是铜球压后高与压力幅值之间的关系。实际使用时，只需测量铜球的压后高，根据压后高直接查表得到被测压力的量值大小，铜球测压法较静标体制的铜柱测压法优点是其静动差较小。本课题使用的塑性敏感元件为铜柱。