基于虚拟仪器的水下发射器冲击波测试

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1、基于虚拟仪器的水下发射器冲击波测试2005年第24卷第1期传感器技术(Journal。汀ransducerTechnology)67狄长安，孔德仁,王昌明，刘兵(南京理工人学机械学院，江苏南京210094)摘要:针对水下发射器发射时冲击波的特点，组建了一种基于虚拟仪器技术的水下冲击波参数测量系统，阐明了系统工作原理、实现方法及系统的硬件和软件结构;利用该系统实现了水下冲击波特征参数的测量，并对冲击波的传播的特点及应力分布特性进行了研宂。关键词:冲击波;测量;虚拟仪器;水下;发射器中图分类号:7J01

2、39.2文献标识码:B文章编号:1000-9787(2005)01-0067-02TestofshockwaveofunderwaterlauncherbasedonvirtualinstrumentDIChang2an/KONGDe2ren,WANGChang2ming,LIUBing(SchofMech,NanjingUniversityofScienceandT/Nanjing210094,Abstract:Aimatthefeatureofshockwaveofunderwaterlaunc

3、hermadeupbasedonvirtualinstrumenttechnology.Theoperatingprinciplestructureandsoftwarestructureofthesystemaregiven.TheofbythissystemandthetransferandstressdistributingcharacteristicsareKeywords:;;underwater;launcher0引言在性能对比过程中判别其优劣。由于水下冲击波本身的特性及水环境的影响，使

4、得在对其进行数据处理及判读时极其不便,本文开发了一套实用的基于虚拟仪器的冲击波测量系统。该系统具有自动数据采集、分析，自动数据判读、异常数据剔除及输出报表的功能，在功能上较单一的冲击波测量系统有较大的扩展。1系统的硬件配置及测量原理、数字式仪器、智能化仪器之后的新一代仪器。虚拟仪器的本质是利用PC机强大的运算能力、图形环境和在线帮助功能,建立良好人机交互性能的虚拟仪器面板,完成对仪器的控制、数据分析与显示，形成既有普通仪器的基本功能，又有一般仪器所没有的特殊功能的高档低价的新型仪器。在虚拟仪器系统中

5、,硬件仅仅是解决信号的输入和输出问题的方法和软件赖以生存、运行的物理环境，软件才是整个仪器的核心，借以实现硬件的管理和仪器功能的实现。使用者只要通过调整或修改仪器的软件，便可方便地改变或增减仪器系统的功能与规模，甚至仪器的性质，完全打破了传统仪器由厂家定义,用户无法改变的模式。给用户一个充分发挥自己j能和想象力的空间［1］。水下发射器在水屮发射时，身管门部周围的水介质直接受到具有高温、高速、高压的火药燃气作用。火药燃气强烈的压缩身管口部附近的水介质,使其压力、密度突跃升高，产生冲击波。在水下受冲击波

6、的伤害比在空气中同等强度的伤害大4倍左右[2]测量系统由HZP22型冲击波压力传感器、PEG02电压放大器、智能式瞬态信号记录仪及工控机组成,系统框图如图1所示O图1冲击波测量系统组成框图FigiBlockdiagramofmeasuringsystemforshockwave为满足战术技术指标要求及维测量时，将冲击波压力传感器固定在支架上，并按指定的要求架设在6mX6m方形开式靶道内,传感器的笔尖正对水下发射器身管口部。水下发射器发射时产生高温、高压、高速的火药燃气，火药燃气压缩水，形成水下冲击波

7、，冲护射手的生命安全，必须进行水下发射器系统的水中冲击波研宄，以便在发射器系统研制过程中控制其质量指标及收稿日期:2004-07-25传感器技术第24卷68击波压力作用于传感器顶端两侧的敏感面_卜.，传感器将冲击波压力信号转换成电荷信号,经放大器调理、放大后进入虚拟式数据采集系统。水下发射器膛口冲击波压力测量采用的HZP22型自由场压电式压力传感器，其结构示意图如图2所示，是由带测压孔的<10mm导流杆、压电敏感元件（电气石）和M5电缆座等组成，该自由场冲击波传感器设计为铅笔形，完成参数的设置

8、;（2）数裾采集及结果显示，完成数据采集及测试数椐的处理，异常数据的剔除，并能完成处理结果的显示;（3）数据处理及波形分析，可对任意实验曲线进行分析、显示、打印。其屮,各主要界面及测试流程如图3所示。其壳体由圆锥和圆柱部分组成。压电元件安装在圆柱壳体顶端敏感面的两侧，以保持流线形。压电元件通过聚合物芯管与木体及锥帽连接，可以有效地隔离外壳的机械振动。测量时，传感器笔尖应指向身管口部。设计该传感器探头时，圆锥后面用一个光滑的弧形过度到圆柱部，这样，在圆锥、圆柱的交接而不