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火炮内弹道运动参数测量的国内外研究现状及发展趋势(2)

时间:2020-12-08 20:31来源:毕业论文
(1-2) 式中 为加速度计中心与弹丸重心的轴向距离; 和 分别为弹体坐标系Y和z轴向的转动角速度;式中 是离心加速度,可通过式(1-3) 消除 (1-3) 则由双

                                          (1-2)

式中   为加速度计中心与弹丸重心的轴向距离; 和 分别为弹体坐标系Y和z轴向的转动角速度;式中 是离心加速度,可通过式(1-3) 消除

                   (1-3)

则由双加速度组合测量得到的弹丸重心的纵轴向加速度为

                    (1-4)

其中 和 分别是两个加速度计采集到的弹丸加速度值。由于采用双加速度计传感使整体结构变得更加复杂,如何使两个传感器在弹丸中对齐轴线位置,使其测试数值真实的反映弹丸运动也变得更加的困难[ ]。

  双加速度计在引信中的位置

2速度测量国内外概况及发展趋势

测量火炮弹丸在膛内的运动速度及各参数变化规律, 是内弹道实验的中心问题之一。目前国内外通常使用的方法是微波干涉测速法、多普勒测速雷达法、激光干涉测量法。多普勒测速雷达是根据多普勒原理设计出的一种弹丸速度测量仪器。工作时,当多普勒测速雷达[ ]通过处于低端的发射天线向内弹道中弹丸发射高频的电磁波,由于电磁感应,会在弹体上产生感应电动势,继而产生了感应电流,然后又产生新的电磁场,以弹体为辐射源向空间辐射,其中的一部分电磁波被测速雷达的高端接收天线所接收。在整个过程中,若弹丸相对于测速雷达没有相对的运动,则高端接收天线接收到的频率和低端发射天线发射的频率一样;若弹丸与测速雷达存在相对运动,那么高端接收天线接收到的频率就会发生变化,测试系统如图1.5所示。但因为火炮发射时伴随着高能场和高温场,因此在发射过程中有大量的电磁干扰,从而影响多普勒雷达的测试精度。同时由于本实验系统采用的弹丸回收装置是前置的,即在炮口处是由螺纹连接着的弹丸回收装置,再结合微波测速雷达的缺点和不足,故不予以采用。

任意反射面激光干涉测速[ ](Velocity Interferometer System for Any Reflector,VISAR)技术,可以对高速运动的物体进行非接触式连续性测试,其时间分辨率可达ns级,空间分辨率可达亚um,速度分辨率可达数m/s,因此被广泛应用在冲击波物理与爆轰物理领域,研究冲击与爆轰状态下材料的动态特性。采用标准具作为延迟器件的VISAR,其原理为广角迈克尔逊干涉仪,结构如图1.6所示。实验中,当被测对象发生运动时,由被测物的漫反射产生的激光携带着多普勒信息,经过VISAR干涉以后形成随时间变化的干涉环,该干涉环经过光电探测器进行转换放大后,由示波器记录下来。由于采用推一挽式结构,因而总共有4个光电探测器,输出的各路信号有一定位相关系。采用ORI—VISAR98程序,该程序采用极坐标法作为计算的内核。首先对四路信号中进行两两反相的信号作减法,降低噪声,提高信号的幅度,得到两路相位差为 的信号,分别用这两路信号作为z轴、Y轴,拟合获得极坐标下椭圆(相角)随时间的变化关系,通过该相位关系得到计算所需参数,推算出被测物飞片的运动速度,然后分析其加速度、位移等信息[ ]。

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