發(fā)布時(shí)間：2019-10-04 00:27

【摘要】：水下爆炸自由場(chǎng)壓力是水下爆炸測(cè)試的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，，通過(guò)測(cè)量自由場(chǎng)壓力，可以確定艦船所遭受爆炸載荷的量級(jí)，評(píng)估各種炸藥的爆炸威力，因此對(duì)艦船抗爆研究及武器設(shè)計(jì)均具有十分重要的意義。但目前對(duì)壓力測(cè)量的研究主要集中于技術(shù)層面，對(duì)這項(xiàng)測(cè)量技術(shù)機(jī)理性研究還不充分，無(wú)法評(píng)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，阻礙了水下爆炸壓力測(cè)量技術(shù)的深入發(fā)展。為此，本文從理論和試驗(yàn)兩方面研究了水下爆炸壓力測(cè)量系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的傳遞特性，分析了影響水下爆炸壓力測(cè)量不確定度的主要因素，形成了水下爆炸壓力測(cè)量不確定度評(píng)定方法，并對(duì)現(xiàn)有的水下爆炸壓力測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了不確定度評(píng)定。 水下爆炸壓力測(cè)量的理論研究是本文的重要組成部分，只有從機(jī)理上認(rèn)識(shí)水下爆炸壓力信號(hào)的建立過(guò)程，才能合理地進(jìn)行不確定度評(píng)定。本文將壓力信號(hào)從輸入到輸出分為三個(gè)環(huán)節(jié)。分別為壓力場(chǎng)接收環(huán)節(jié)、壓力場(chǎng)轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)及信號(hào)電路傳輸環(huán)節(jié)。在壓力場(chǎng)接收環(huán)節(jié)，建立了壓電晶片的聲場(chǎng)散射理論模型，研究了沖擊波對(duì)晶片的覆蓋延遲及聲散射對(duì)接收壓力場(chǎng)的畸變效應(yīng)；在壓力場(chǎng)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，以壓電元件振動(dòng)表征晶體在外壓力場(chǎng)作用下的壓電轉(zhuǎn)換過(guò)程，分析了振動(dòng)固有頻率及阻尼比對(duì)壓力信號(hào)的影響。在信號(hào)電路傳輸環(huán)節(jié)，分析了電路各組成單元的傳遞特性以及相互連接的耦合特性。重點(diǎn)分析了傳輸導(dǎo)線及放大器對(duì)電路特性的影響，最終給出了一個(gè)測(cè)量電路的總體網(wǎng)絡(luò)函數(shù)。 水下爆炸壓力測(cè)量不確定度評(píng)估方法的建立是本文的核心部分�；谒卤▔毫y(cè)量的理論分析，提出以傳遞函數(shù)來(lái)表征水下爆炸壓力測(cè)量動(dòng)態(tài)不確定度，進(jìn)而建立了三個(gè)環(huán)節(jié)動(dòng)態(tài)不確定度的數(shù)學(xué)模型，并分析了影響因子的敏感性，從幅頻及相頻兩個(gè)角度來(lái)詮釋水下爆炸壓力測(cè)量動(dòng)態(tài)不確定度，從機(jī)理上體現(xiàn)了水下爆炸壓力測(cè)量評(píng)價(jià)的核心本質(zhì)。最后將系統(tǒng)的不確定度與待測(cè)壓力信號(hào)頻率權(quán)重特性結(jié)合起來(lái)，將系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的測(cè)量不確定度指標(biāo)采用一個(gè)無(wú)量綱數(shù)值描述，從而使評(píng)定結(jié)果更加直觀、明了。 水下爆炸壓力測(cè)量不確定度數(shù)學(xué)模型是建立在理論分析的基礎(chǔ)上，其實(shí)用性需要通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。本文通過(guò)自研壓力傳感器及放大器組成了壓力測(cè)量系統(tǒng)，應(yīng)用所建立的不確定度數(shù)學(xué)模型，實(shí)驗(yàn)研究了測(cè)量系統(tǒng)中各要素對(duì)波形的影響規(guī)律，并對(duì)PCB水爆炸壓力測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得的波形也進(jìn)行了研究，驗(yàn)證了不確定度數(shù)學(xué)模型的實(shí)用性。最后對(duì)試驗(yàn)涉及到兩個(gè)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了壓力測(cè)量不確定度評(píng)定。 以上研究?jī)?nèi)容從本質(zhì)上分析了水下爆炸壓力測(cè)量的壓電傳遞過(guò)程中的不確定度來(lái)源，通過(guò)傳遞函數(shù)將這個(gè)轉(zhuǎn)換傳遞過(guò)程進(jìn)行定量描述，得出了水下爆炸壓力測(cè)量不確度的頻率依賴屬性，形成了對(duì)壓力測(cè)量系統(tǒng)的適用性及可靠性更準(zhǔn)確判斷的方法，對(duì)于水下爆炸壓力測(cè)量技術(shù)的提升和發(fā)展提供了有力的支持。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)艦船研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U674.70;O381

【參考文獻(xiàn)】

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1 汪斌;王彥平;張遠(yuǎn)平;;有限水域氣泡脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)方法研究[J];火炸藥學(xué)報(bào);2008年03期

2 吳成;張向榮;黃風(fēng)雷;史京住;張渝霞;;Investigation on the Determination of Initial Shock Pressure at Near Interface Field of TNT Charge and Water for Underwater Explosion[J];Journal of Beijing Institute of Technology(English Edition);2007年02期

3 趙繼波;譚多望;李金河;張光升;曾華龍;;柱形裝藥水中爆炸近場(chǎng)徑向壓力測(cè)試初探[J];高壓物理學(xué)報(bào);2008年03期

4 張寒虹,陳志福;水中電爆炸的高速攝影研究[J];光子學(xué)報(bào);2001年07期

5 朱錫;牟金磊;洪江波;黃曉明;李海濤;;水下爆炸氣泡脈動(dòng)特性的試驗(yàn)研究[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2007年04期

6 洪江波;李海濤;朱錫;牟金磊;黃曉明;;水下爆炸的高速攝影測(cè)試技術(shù)研究[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào);2008年05期

7 高波,張寒虹,張弛;水中高壓放電氣泡的實(shí)驗(yàn)研究[J];物理學(xué)報(bào);2003年07期

本文編號(hào)：2545657