冲击波压力传感系统激波管校准数据处理方法研究(2)
2.1.2 激波管动态压力校准实验系统 6
2.2 激波管动态压力校准试验 7
3 冲击波压力传感系统的传递特性求取 10
3.1 信号预处理 10
3.1.1 去除趋势项 10
3.1.2 滤波 10
3.2 归一化处理 13
3.3 传递函数求取的基本方法 15
3.3.1 理想阶跃分解法 15
3.3.2 低阶模型分解法 16
3.3.3 微分法 16
3.4 频谱细化分析 17
3.4.1 直接补零法 17
3.4.2 Zoom-FFT法 17
3.4.3 CZT 算法 17
3.5 基于微分法的传递函数的求取 18
4 基于MATLAB的冲击波压力校准数据处理软件的设计与实现 23
4.1 MATLAB GUI 图形界面设计概述 23
4.2 数据处理软件的设计流程 23
4.2.1 软件设计思想 23
4.2.2 数据处理软件的界面制作 24
4.2.3 数据处理软件的程序设计 25
4.3 本章小结 28
结 论 29
致 谢 30
参考文献31
1 绪论
1.1 本课题的来源、目的及意义
弹药武器在发生爆炸后会形成冲击波然后向周围传播，在传播的过程中，冲击波遇到物体后发生反射，同时也会给被撞物体造成很大的影响。爆炸冲击波的影响范围广，且破坏力大，在弹药武器的设计中占据着非常重要的地位。为了定量地评定弹药武器的爆炸威力，准确测量冲击波的压力，应该选用合适的压力传感系统，采取适当的测试方法去测量爆炸冲击波的压力。
随着科学技术的发展，出现了各种先进的测试方法和测试仪器，测试仪器的测试水平、精度以及可靠性等都有了很大的提高，而冲击波压力传感器的测试方法也随之有了很快的发展。目前常用的测试方法是电测法，电测法用到的传感器主要有压阻式传感器和压电式传感器。压阻式传感器精度高，响应频率好，但是其容易受到温度的影响，产生温度漂移，在使用时需要对其进行温度补偿，并且在爆炸场中压阻器件容易受到光效应的影响，因此在工程应用中使用的不多。压电式传感器是基于压电效应的传感器，它频带宽、灵敏度高、信噪比高、工作可靠,在工程中有着广泛的应用。而压电式传感器又包括电荷输出型传感器和ICP型传感器。对于电荷输出的压电式传感器，由于其输出阻抗比较高，故需要与高输入阻抗的电荷放大器配合使用，然后再将信号传输到数据采集系统中去。内置电路的ICP型传感器的优势是价位较低，抗干扰好，可以长线使用，也可以直接与数据采集系统相连。
在毁伤工况或爆炸场中，热冲击或震动等寄生效应会使传感器的输出产生寄生响应或畸变，为了解决这个问题，需要采取对寄生效应的抑制处理。抑制处理以后，传感器的本来的等效刚度，等效质量会发生变化，从而会引起传感器固有频率的变化，其动态特性也随之发生变化。因此在实际应用中，我们要对实际工况状态下安装的传感器组件进行校准。
常用的校准方法可以分为静态校准和动态校准。静态校准是指用标准压力标定机产生不同的“标准压力”作用在传感器上，由实际输入和系统输出确定系统的工作参数，从而获得传感器或测量系统的静态特性指标。但是由此方法而获得的系统工作灵敏度可能会引入各种频率分量上的幅值测量误差[1]。