爆炸场冲击波压力传感器寄生效应抑制方法研究(2)
2.2.2冲击波压力传感器测压系统传递模型的构建6
2.2.3冲击波压力传感器振动模型的构建.8
2.3机械冲击与振动对冲击波压力测试的影响分析10
2.4机械冲击与振动抑制措施与传感器安装组件设计10
2.5本章小结.11
3冲击波压力传感器安装组件仿真分析与模拟实验研究.12
3.1加安装组件的冲击波压力传感系统传递模型构建.12
3.2加安装组件的传感系统传递模型仿真分析13
3.3传感器安装组件结构有限元仿真模型的构建16
3.4传感器安装组件在冲击与振动载荷下的力学响应性能研究.17
3.4.1有无安装结构的传感器在冲击载荷下的响应性能.17
3.4.2有无安装结构的传感器在地震波载荷下的响应性能.20
3.5传感器安装组件抗冲击性能试验研究21
3.5.1安装组件抗冲击性能模拟试验设计.21
3.5.2安装组件抗冲击性能模拟试验结果分析22
3.6本章小结.26
4冲击波压力传感器在高温场的热传导性能研究.27
4.1热冲击对冲击波压力测试的影响.27
4.2热防护措施仿真分析28
4.3热冲击防护性能实验研究.28
4.4本章小结.29
结论30
致谢31
参考文献.32
1 绪论
1.1 本文研究背景、内容及意义炸药或武器爆炸时由于产物以极高的速度向外界传播，强烈压缩周围的空气介质，形成爆炸冲击波；此爆炸冲击波常常作为评价炸药或武器爆炸威力的一个重要内容，其参数冲击波超压峰值、正压作用时间和比冲量是主要的战技指标[1]。目前爆炸冲击波压力测试受到各种寄生干扰的影响，导致其测量精度不高。爆炸冲击波压力的准确测量对武器威力的正确评估乃至对整个国家武器的发展都具有非常重要的意义，逐渐成为测试界的热门课题。在毁伤工况下测量冲击波压力时经常采用电测法及等效靶法；在电测法中，常用压电式压力传感器和压阻式压力传感器[2]。压阻式压力传感器的零频及低频特性较好，但是其容易受到温度的影响，而压电式压力传感器由于具有较好的动态特性而被经常应用于爆炸场冲击波压力测试中[2]。实际工况下冲击波压力测试环境恶劣，经常伴有炸药或武器爆炸引起的高温、机械冲击、地震波等寄生干扰[3]，而常用的压电式冲击波压力传感器不具备高温屏蔽能力且大多不含加速度补偿单元[2]，这些寄生干扰会致使传感器产生一定的寄生输出，尤其是在爆炸近场，干扰信号与冲击波压力信号混叠在一起使得实测信号发生畸变[1]，严重影响冲击波压力测量的精度，关系到炸药或武器爆炸威力的正确评估。为此需针对爆炸场中的高热、机械冲击、地震波的产生机理，研究各种寄生效应的抑制方法。本文首先调研国内外冲击波压力测试的现状，对各种寄生效应产生的原因及目前国内外采取的抑制方法进行分类总结和对比分析。然后介绍典型的冲击波压力测试系统组成及其工作原理，对压电式冲击波压力传感器的动态特性进行分析；针对机械冲击与振动的影响，设计具有抑制这些寄生效应的传感器安装组件，并通过理论分析、仿真分析和模拟实验验证减振的效果；针对热冲击的影响，对传感器的敏感面采取隔热措施；最后总结期望本文所采取的寄生干扰抑制措施能对目前冲击波超压测试提供参考价值，从而提高冲击波压力测试结果的准确性。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 爆炸场冲击波压力测试方法研究现状大当量战斗部在做毁伤效果评估时，常常要研究冲击波毁伤效应，冲击波准则是评定爆炸毁伤效果的有效途径[4]，必须对冲击波压力进行准确的测试。对于爆炸场冲击波压力的测试方法，目前最常用的是电测法[4]。电测法按照测试环境不同主要分为：地面反射压力测量和壁面反射压力测量；按照测试方法不同主要分为：引线式和存储式[4]。国内外对冲击波压力测试已进行了长期的研究。德国人 M.Held[5]早在 1983 年就研究了自由场冲击波，并提出了相关的测试方法和研究思路。Patrick L.Walte[6]对冲击波测试所用的电缆线的选取进行了相关的研究。在2011年，I.Sochet[7]等人分析了空中球形炸药的爆炸冲击波，对ANFO、PETN 和TNT 三种炸药爆炸产生的超压峰值、持续时间和比冲量进行了研究。国内对于地面反射冲击波压力的测试研究中，郭炜，俞统昌[8]等人针对地面反射压组建了测试系统，并阐述了测试方法。浙江大学朱吾龙[9]对冲击波压力测试系统的要求，测量带宽的确定以及测量系统各环节的选择做了详细的阐述。对于壁面反射压力的测量，西北核技术研究所张德志、李焰[10]等人设计了一种压杆测压系统，并成功应用于短距离爆炸冲击波压力测试中，获得了较理想的结果。引线式测试技术传输信号会因为“电缆效应”产生干扰，同时受野外试验条件的制约难以满足要求，所以存储测试技术应运而生。范泽辉[11]运用冲击波压力存储测试系统进行 TNT炸药爆炸现场测试，得到的结果与撒道夫斯基经验公式的计算值吻合。华北工学院马铁华、祖静[12]采用设计的存储式冲击波压力测试仪对爆炸冲击波进行测量，捕捉数据完整可靠，证实了存储式测试系统的优点。
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