發(fā)布時(shí)間：2020-03-30 01:01

【摘要】：沖擊波是評(píng)估武器彈藥毀傷威力的重要指標(biāo)之一。輕氣炮加載含能彈丸超高速撞擊靶箱,產(chǎn)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(guān)系,能量與密度之比稱之為比能量。本論文研究?jī)?nèi)容來源于國(guó)防科技大學(xué)的“比能測(cè)試記錄儀”項(xiàng)目。論文首先介紹了沖擊波測(cè)試系統(tǒng)及FPGA和以太網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀;其次分析了測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性;然后重點(diǎn)闡述了沖擊波測(cè)試系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)和以太網(wǎng)接口設(shè)計(jì)的過程。其內(nèi)容有:1、設(shè)計(jì)了可擴(kuò)展的多路級(jí)聯(lián)采集單元。多個(gè)采集單元形成總線型的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu),通過層級(jí)傳輸?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)對(duì)采集單元參數(shù)配置以及讀數(shù)等操作,滿足了一臺(tái)裝置可以對(duì)靶箱壁多點(diǎn)沖擊波測(cè)試的需求。2、為提高系統(tǒng)的可靠性,設(shè)計(jì)了內(nèi)、外觸發(fā)分存儲(chǔ)方式。采集存儲(chǔ)電路是以XILINX FPGA為時(shí)序邏輯的控制核心,將內(nèi)、外觸發(fā)數(shù)據(jù)分別單獨(dú)存儲(chǔ)在Mram、Flash。實(shí)現(xiàn)了重點(diǎn)數(shù)據(jù)小存儲(chǔ)、大數(shù)據(jù)備份存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)思想。3、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)傳輸接口,用以快速讀取數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)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(zhuǎn)UDP、IP、MAC以太網(wǎng)協(xié)議,最后傳到電腦端。本文設(shè)計(jì)了對(duì)以太網(wǎng)協(xié)議做逆封裝的上位機(jī)軟件,進(jìn)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(yàn)證實(shí)驗(yàn)和實(shí)爆試驗(yàn),驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的可靠性和有效性。
【圖文】：

（4）負(fù)壓低，但作用時(shí)間長(zhǎng)。真空狀態(tài)是它的極值，負(fù)壓區(qū)積分的面積應(yīng)該會(huì)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(shè)計(jì)做理論指導(dǎo)以及威力評(píng)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(shí)間和比沖量是用來評(píng)價(jià)沖擊波毀傷威力最主要的三個(gè)參數(shù)。這三個(gè)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(jì)算所得，由實(shí)驗(yàn)的方式確定函數(shù)里的系數(shù)。爆炸物在近地爆炸時(shí)可以看作為一個(gè)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(dāng)測(cè)試點(diǎn)與爆炸點(diǎn)的相對(duì)位置不同的時(shí)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(gè)重要參數(shù)之前先簡(jiǎn)單介紹一下測(cè)試點(diǎn)相對(duì)于爆炸點(diǎn)位置不同對(duì)測(cè)試的影響。由于測(cè)試點(diǎn)相對(duì)于爆炸點(diǎn)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(gè)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(cè)試點(diǎn)與爆炸的中心形成多種角度的入射角 α0。當(dāng) α0=0 時(shí)，產(chǎn)生的是正反射(C 點(diǎn))，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(diǎn)高出很多。圖中 E 點(diǎn)和 F 點(diǎn)由于入射波陣面 I 的 α0小于 α0極限，所以產(chǎn)生正規(guī)反射。反射壓力與時(shí)間的關(guān)系如(E F)所示，入射波的壓力是第一個(gè)波峰，第二個(gè)波峰是關(guān)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(diǎn)和 K 點(diǎn)處，就會(huì)產(chǎn)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(huì)在一點(diǎn)，把這個(gè)點(diǎn)稱三波點(diǎn)，三波點(diǎn)以下部分是馬赫波，稱馬赫桿。炸藥在空中爆炸時(shí)，會(huì)在地面上產(chǎn)生多種反射的情況。如果把空中D 點(diǎn)和 B 點(diǎn)放置在同一條垂直線上，Ｄ點(diǎn)放置在馬赫桿的下方，測(cè)得沖擊波就是為馬赫波，Ｄ點(diǎn)的 P(t)曲線和 G 點(diǎn)曲線相同。傳感器與爆炸沖擊波的傳播方向不同，所測(cè)試的沖擊波波形也會(huì)不同。圖 2.3 顯示了傳感器放置于激波管側(cè)壁和端面時(shí)的安裝示意圖，所測(cè)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(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TJ410.6

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