發(fā)布時間：2020-03-30 01:01

【摘要】：沖擊波是評估武器彈藥毀傷威力的重要指標之一。輕氣炮加載含能彈丸超高速撞擊靶箱,產生沖擊波。為了研究含能炸藥效能,沖擊波可以推算炸藥的能量與密度的關系,能量與密度之比稱之為比能量。本論文研究內容來源于國防科技大學的“比能測試記錄儀”項目。論文首先介紹了沖擊波測試系統(tǒng)及FPGA和以太網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀;其次分析了測試系統(tǒng)的動態(tài)特性;然后重點闡述了沖擊波測試系統(tǒng)軟、硬件設計和以太網(wǎng)接口設計的過程。其內容有:1、設計了可擴展的多路級聯(lián)采集單元。多個采集單元形成總線型的級聯(lián)結構,通過層級傳輸?shù)姆绞綄崿F(xiàn)對采集單元參數(shù)配置以及讀數(shù)等操作,滿足了一臺裝置可以對靶箱壁多點沖擊波測試的需求。2、為提高系統(tǒng)的可靠性,設計了內、外觸發(fā)分存儲方式。采集存儲電路是以XILINX FPGA為時序邏輯的控制核心,將內、外觸發(fā)數(shù)據(jù)分別單獨存儲在Mram、Flash。實現(xiàn)了重點數(shù)據(jù)小存儲、大數(shù)據(jù)備份存儲的設計思想。3、設計并實現(xiàn)了以太網(wǎng)傳輸接口,用以快速讀取數(shù)據(jù)。存儲芯片中的數(shù)據(jù)以串行通訊方式發(fā)出,以ALTERA FPGA為控制核心的讀數(shù)盒接收發(fā)來的數(shù)據(jù),并將串行通訊協(xié)議轉UDP、IP、MAC以太網(wǎng)協(xié)議,最后傳到電腦端。本文設計了對以太網(wǎng)協(xié)議做逆封裝的上位機軟件,進行數(shù)據(jù)處理以及波形顯示。最后,論文介紹了系統(tǒng)的驗證實驗和實爆試驗,驗證了所設計的系統(tǒng)的可靠性和有效性。
【圖文】：

（4）負壓低，但作用時間長。真空狀態(tài)是它的極值，負壓區(qū)積分的面積應該會略小于正壓區(qū)的積分面積。（5）壓力衰減過程呈指數(shù)衰減。為給武器設計做理論指導以及威力評估，研究沖擊波大多都是為了研究沖擊波的毀傷作用，超壓峰值、正壓作用時間和比沖量是用來評價沖擊波毀傷威力最主要的三個參數(shù)。這三個參數(shù)均是由量綱理論和相似原理的公式得到自變量很少的函數(shù)計算所得，由實驗的方式確定函數(shù)里的系數(shù)。爆炸物在近地爆炸時可以看作為一個半無限空間的爆炸，將空中沖擊波特性近似于無限空間爆炸沖擊波的特性。當測試點與爆炸點的相對位置不同的時候，超壓峰值的大小是不同的，使用的估算公式也是不一樣的。因此在分析以上三個重要參數(shù)之前先簡單介紹一下測試點相對于爆炸點位置不同對測試的影響。由于測試點相對于爆炸點的位置不同，其沖擊波氣流的相互作用力就不同，現(xiàn)將各個位置所發(fā)生的情況介紹如下，如圖 2.2[31]所示。

的 C、E、F、G、K 各測試點與爆炸的中心形成多種角度的入射角 α0。當 α0=0 時，產生的是正反射(C 點)，這情況記錄的 P(t)曲線如圖中(C)所示，顯然正反射的壓力要比(B)點高出很多。圖中 E 點和 F 點由于入射波陣面 I 的 α0小于 α0極限，所以產生正規(guī)反射。反射壓力與時間的關系如(E F)所示，入射波的壓力是第一個波峰，第二個波峰是關于正規(guī)反射波的壓力。如果 α0大于 α0極限，如圖中所示的 G 點和 K 點處，就會產生馬赫反射波，馬赫波的 P(t)曲線如(G K)所示，顯然反射的壓力要比入射的壓力高，，將上述的三種波在空間中交會在一點，把這個點稱三波點，三波點以下部分是馬赫波，稱馬赫桿。炸藥在空中爆炸時，會在地面上產生多種反射的情況。如果把空中D 點和 B 點放置在同一條垂直線上，Ｄ點放置在馬赫桿的下方，測得沖擊波就是為馬赫波，Ｄ點的 P(t)曲線和 G 點曲線相同。傳感器與爆炸沖擊波的傳播方向不同，所測試的沖擊波波形也會不同。圖 2.3 顯示了傳感器放置于激波管側壁和端面時的安裝示意圖，所測激波分別為掠入壓和反射壓，兩者雖然波形相似，但峰值不同。
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TJ410.6

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本文編號：2606785