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炮彈爆炸彈片平均飛行速率測試方法研究

作者: 時(shí)間:2009-12-25 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
為了衡量爆炸所產(chǎn)生的爆炸力,往往需要測量彈片的速度。然而,爆炸所產(chǎn)生的彈片不僅數(shù)量不確定,而且各個(gè)彈片的方向和速率也各不相同。因此,測量炮彈爆炸彈片的速率要比測量槍支子彈的速率復(fù)雜得多。設(shè)計(jì)一種簡單合理、便于實(shí)現(xiàn)的測試方法來測量炮彈爆炸彈片速率正是本文研究的課題。
1 測試原理
  由于炮彈爆炸時(shí)存在諸多不確定性因素,所以在測量彈片速率時(shí)只能測其平均速率。具體原理如下:進(jìn)行測試之前,在炮彈周圍放置一圈靶標(biāo),靶標(biāo)與炮彈的水平距離s0為8m??紤]到爆炸時(shí)彈片將向斜上方飛出,為保證彈片以較大的概率射中靶標(biāo),選擇靶的最大高度skmax(即k取最大時(shí)的sk)不低于8m(10m左右為宜),如圖1所示。如果能準(zhǔn)確記錄炮彈爆炸的時(shí)刻t0和某一彈片進(jìn)入靶的時(shí)刻ti,則該彈片的平均速率為,其中k為該彈片所屬的彈洞系列。一個(gè)彈洞系列是指靶距相同且屬于同一被測信號通道的一些彈洞。因此,測量彈片速率的關(guān)鍵在于能夠準(zhǔn)確測出炮彈爆炸時(shí)刻t0和彈片入靶時(shí)刻ti。利用數(shù)據(jù)采集卡可以實(shí)現(xiàn)上述目的。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/195559.htm

  如圖2所示,在炮彈爆炸瞬間,繞在炮彈上的觸發(fā)線立刻被炸斷,觸發(fā)線電平立即上升為Vtrg,Vtrg為一直流正電平,作觸發(fā)電平用,其值應(yīng)小于Vcc。從而觸發(fā)數(shù)據(jù)采集卡,啟動(dòng)采集,開始記錄靶上信號線的輸出波形,波形起點(diǎn)即為炮彈爆炸時(shí)刻t0。繼續(xù)記錄靶上信號線輸出波形,根據(jù)其波形特點(diǎn),即可確定各彈片的入靶時(shí)刻ti。如圖3所示,彈片未入靶時(shí),高電平Vcc未與信號線相連,采集到的數(shù)據(jù)為0電平。Vcc為一直流正電平,當(dāng)彈片入靶時(shí),金屬彈片把Vcc與信號線相連,采集到的數(shù)據(jù)跳變?yōu)閂cc電平。當(dāng)彈片離靶后,信號線電平又回到0電平。因此,當(dāng)多個(gè)彈片先后入靶時(shí),同一彈洞系列的理想波形便應(yīng)如圖4所示。其中,t1、t2、t3分別為彈片1、彈片2、彈片3的入靶時(shí)刻。t0為觸發(fā)時(shí)刻,即炮彈爆炸瞬間時(shí)刻。至此,炮彈爆炸時(shí)刻和各彈片入靶時(shí)刻均已準(zhǔn)確測得,各彈片的平均飛行速率即可由公式算出。

2 測試系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)
2.1 硬 件
  硬件部分主要由數(shù)據(jù)采集卡和靶標(biāo)組成,關(guān)鍵在于選擇合適的數(shù)據(jù)采集卡和靶標(biāo)材料。
  選擇數(shù)據(jù)采集卡主要考慮其采樣率和量程。實(shí)測中,數(shù)據(jù)采集卡的一個(gè)通道對應(yīng)一個(gè)彈洞系列,一個(gè)彈洞系列可能射入0至多塊彈片。顯然,當(dāng)有多個(gè)彈片射入時(shí),各彈片的入靶時(shí)間間隔將非常短,因此,只有采樣率足夠大的數(shù)據(jù)采集卡才能分辨出各彈片的入靶時(shí)間間隔。為此,這里選用PCI50612數(shù)據(jù)采集卡,其采樣頻率最高為50Msps。由于炮彈爆炸彈片很多,其飛行方向各不相同,故布防的測試通道也多,實(shí)際多達(dá)幾十個(gè)。所以需要采用多卡并行擴(kuò)展的方式擴(kuò)展測試通道,但這樣會(huì)導(dǎo)致上位PC機(jī)開銷很大,因而,實(shí)測中采樣率選擇不是越高越好。采樣率越高,PC機(jī)處理的數(shù)據(jù)量越大,PC機(jī)處理越復(fù)雜。實(shí)測中使用12.5Msps檔采樣率,基本達(dá)到實(shí)測分辨率要求。此外,選擇大量程的采集卡更好一些,實(shí)測中Vcc電壓選擇10V左右較佳,所以采集卡的量程必須大于10V。


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