紧凑型压电加速度计及其在矢量水听器中的应用

同振式矢量水听器的灵敏度和频率上限受其所采用的加速度传感器的尺寸和质量制约。为了提高矢量水听器的声学性能,设计了一种紧凑型三轴压电加速度计。首先,分析了矢量水听器密度和尺寸对其声学性能的影响;其次,采用剪切式结构设计了压电加速度计,其尺寸为25×25×17 mm3,质量为49.2 g,灵敏度约为2842 mV/g@500 Hz,工作频段为10 Hz～3000 Hz,最大横向灵敏度比小于3%。最后,将其应用在球形矢量水听器中进行了测试,测试结果表明,设计的压电加速度计较双压电片加速度计,体积减小了8倍,质量减小了5倍,灵敏度提高了2倍,工作频段提高了1.2倍,适合应用在同振式矢量水听器中。     

PVDF压力传感器标定及在激光推进实验中的应用

详细介绍了PVDF压力传感器的设计方法和2个等效测量电路.利用SHPB系统对PVDF压力传感器的动态灵敏度进行了标定,结果显示,不同并联电阻对于PVDF压力传感器动态灵敏度的影响不大,但对脉冲推力上升时间的测量结果有影响,选择较小的并联电阻可以获得更逼真的测试信号.     

结构优化半解析灵敏度分析的改进算法

提出了结构半解析灵敏度分析的改进算法,该算法实现简便,对于设计变量摄动步长具有极佳的数值稳定特性。首先,从总体角度推导静力问题半解析法灵敏度分析新算法,提出了位移与应力灵敏度列式,并给出了算法实施途径;然后,将此思路推广于自振频率、屈曲临界荷载和瞬态响应等多种问题,提出了相应的计算步骤。以梁单元与壳单元等典型结构为例,开展了多个算例测试。测试表明,改进算法计算精度和效率均有提升,特别是设计变量步长有更大的数值稳定区域,为复杂工程结构形状优化的灵敏度分析提供了新途径。     

高g值加速度计的设计与冲击特性分析

针对特殊场合的测试需求,设计了四端全固支的高过载梁岛结构加速度计;利用Hopkinson杆冲击校准装置对该加速度计的动态特性进行了测试。测试结果表明,传感器的灵敏度为1.2V/g,线性度5%左右;结构受到2105g冲击后完好且输出信号正常,能有效满足高冲击、强烈振动场合的特殊测试要求,可以应用于侵彻系统。 更多还原     

预锻模具形状优化设计与有限元灵敏度分析

采用刚－粘塑性有限元灵敏度分析方法研究锻造过程的预锻模具形状优化设计问题。表示预锻模具形状的三次Ｂ样条曲线的控制系数用作设计变量。以实际终锻件与理想终锻件的形状差异为目标函数,给出了与设计变量有关的目标函数,节点坐标和节点速度等方面的灵敏度及其数学关系,对于典型的轴对称锻造过程,优化设计的预锻模具形状可获得理想的的终锻件形状,为实现净成形锻造提供了一种有效方法。     

测试爆炸箔起爆器的飞片速度

用双灵敏度VISAR测试爆炸箔起爆器的飞片速度历史。通过对飞片表面镀膜处理，消除了爆炸箔爆炸自发光产生的干扰，增加了飞片的反射率。在爆炸箔宽360 m，厚8.4 m，加速膛直径为1.2 mm，飞片厚0.12 mm，放电回路充电电压为4.5 kV，放电周期为750 ns的条件下，飞片最大速度为4.1 km/s，飞片加速时间约为150 ns，飞片达到最大速度的飞行距离约为0.3 mm。     

一种小尺寸惯性式矢量水听器的振速放大结构设计

矢量水听器是一种测量水下声场信息的传感器,工作在低频段的惯性式矢量水听器拾振敏感元件常采用检波器。针对目前由检波器制作的惯性式矢量水听器结构尺寸偏大、灵敏度较低且不便于工程应用的问题,提出一种双锥形声速喇叭的振速放大结构,可提高灵敏度且降低整体尺寸。首先通过分析惯性式矢量水听器的工作原理,制作出一种直径为φ56 mm的小尺寸二维惯性式矢量水听器;然后,基于理论分析与有限元仿真,设计并制作出一个边长为20 cm的二维双锥形声速喇叭以验证喇叭对振速的放大作用。通过对比测试有无喇叭悬挂结构时的矢量水听器输出的灵敏度,得到有喇叭悬挂时可提升5 dB的灵敏度,验证其对振速的放大效果。测试结果表明设计指标与理论基本相符,适合搭载在平台用于水声低频探测和定位。     

爆炸箔起爆器小尺寸飞片速度测试

设计了一套爆炸箔起爆装置,通过精确控制桥箔-飞片-加速腔三者的定位,在飞片表面镀一定厚度的铝膜（铝膜的质量与飞片的质量相比可忽略）,合理选择VISAR探头的工作距离和与干涉腔延迟时间相关的条纹常数,屏蔽测试系统以及加设滤光片等,利用VISAR测试技术有效解决了小尺寸飞片速度的测试问题。给出了两种尺寸0.7 mm0.025 mm和0.5 mm0.025 mm飞片的速度测试结果。结果表明,采取新的措施后,获得了信噪比好、能正确反映爆炸箔起爆器驱动飞片物理过程的信号和飞片速度历史。     

新型磨粒在线监测传感器及其试验研究

依据润滑油中磨粒与电感线圈之间耦合关系,设计了1种新型的电感式磨粒传感器,并建立了相应的在线磨粒测试系统.利用在线磨粒监测试验台,对传感器的磨粒检出能力、测试结果的一致性以及测试系统输出与磨粒通过速度的关系进行了试验.结果表明:该在线磨粒监测传感器对粒度大于500μm的铜磨粒和粒度大于100μm的铁磨粒具有较好的检测能力;磁性磨粒收集装置能显著提高传感器对小尺寸铁磁质磨粒的检测能力;在磨粒速度一定情况下,传感器对不同类别不同粒度的磨粒输出一致性好;磨粒速度对测试系统输出影响较大,磨粒速度越快,测试系统输出越小;提高传感器信号放大电路的频响范围,将改善测试系统的响应速度,提高对高速磨粒的检出能力.本研究结论证明该传感器能较好地满足在线磨粒监测的要求.     

任意分布参数的梁结构刚度可靠性灵敏度分析

在刚度可靠性设计理论与灵敏度分析方法的基础上,研究了任意分布参数的梁结构刚度可靠性灵敏度分析问题,提出了刚度可靠性灵敏度分析的计算方法,给出了可靠性灵敏度的变化规律,研究了设计参数的改变对梁结构刚度可靠性的影响,为任意分布参数的梁结构刚度可靠性设计提供了理论依据。     

高接收效率可调景深VISAP探头的研制及应用

本文介绍了一种新型的ＶＩＳＡＲ探头,它具有接收效率高和景深可调的优点,与国外同类装置相比,结果简单,对制作工艺要求较低,并介绍了这种光学探头的工作原理,较详细地讨论和分析了影响ＶＩＳＡＰ探头接收效率的各种影响因素。相关技术指标接近国外同类装置的技术水平。多次实验表明,这种探很好地满足了冲击动力学动态测量的使用要求。     

VISAR测速中的信号丢失及丢失条纹数的确定

论述了ＶＩＳＡＲ测速中信号频率与被测速度增量的关系和光电倍增管、数字示波器所能响应的最高速度增量。分析了信号丢失的原因,给出了丢失条纹数的确定方法。最后对ＶＩＳＡＲ应用中如何正确选择条纹常数提出了建议。     

激光速度干涉仪测量法在炸药圆筒试验中的应用

在炸药标准圆筒试验中 ,除了使用电探针测量炸药爆速、用高速相机记录圆筒膨胀过程的传统试验方法外 ,还用激光速度干涉仪 (VISAR)直接测量圆筒表面速度。根据圆筒试验的二维爆轰数值模拟分析结果 ,分析比较了高速相机和激光速度干涉仪的测量结果。     

激光干涉测速中信号光纤的模式色散对速度测量的影响

详细分析了测量任意反射面的激光干涉测速系统(VISAR)中信号光纤的模式色散对速度测量的影响,建立了数学分析模型,数值模拟了色散对比度因子与测速系统所使用的条纹常数和被测速度增量之间的关系。研究结果表明:（1）测速时使用的条纹常数越大,信号光纤模式色散的影响越小;（2）被测速度越大,信号光纤模式色散的影响越大;（3）阶跃折射率光纤的色散影响比剃度折射率光纤大得多。通过本项研究,给出了减小信号光纤模式色散的有效措施,对提高VISAR的干涉图对比度及测试精确度具有重要作用。     

Experimental Research on Failure Waves in Soda-Lime Glass

A series of plate impact experiment with soda-lime glass specimens in different thicknesses are conducted on a 57 mm diameter one-stage gas gun in order to further investigate the so-called failure wave phenomena under dynamic compressive loads. With the aid of the VISAR technique, the failure wave trajectory is explored, which shows that, apart from a constant failure wave velocity, an initial delay time for the failure wave to initiate at the impact surface of the specimen should be taken into consideration. Comparing our experimental results with the available data presented in the previous open literature shows that, with the increasing magnitude of the impact loads, the failure wave velocity increases and the initial delay time decreases. Moreover, the derived initial delay time τ = 0.694 μs for the soda-lime glass specimens under the impact stress of 4.7 GPa is the same order of magnitude as that of the incubation time proposed by Morozov and Petrov (2000), which shows that the incubation time plays a dominant role in the total initial delay time, and it also provides an reasonable explanation to the fundamental question pointed out by Clifton (Appl Mech Rev 46: 540-546, 1993).     

VISAR数据处理新方法及程序

分析了不同VISAR数据处理方法的原理 ,并在此基础上开发了新的VISAR数据处理程序。该程序采用极坐标法作为计算内核 ,消除了各路信号的不灵敏区 ;计算所需的各个参数相位差、振幅因子的比值 等采用参数拟合的方法从实验信号本身得出 ;程序可以处理信号缺失的情况 ,当四路信号只取得三路时 ,数据处理能照样进行 ;程序的后期处理功能可以判断丢失条纹的数目并恢复速度历史。初步讨论了参数误差对结果的影响。     

电炮驱动薄膜飞片的运动速度

用双灵敏度激光干涉测速技术测量了充电电压为18 kV的电炮加载下薄膜飞片自由面的速度历史。介绍了相关的实验装置及测量方法,给出了实验结果,并讨论了影响测速的一些关键技术。整个测速过程约为1.6 s,最终速度为6.7 km/s。     

激光干涉测速中信号光纤色散测量

为对激光干涉测速系统(VISAR)中信号光纤的色散特性进行快速测量,搭建了一种基于时域法的 多模光纤色散测量装置。该装置由532nm 的皮秒激光器、快响应光电探测器以及宽带数字示波器组成,通 过对输入光纤前后的光脉冲时间宽度进行测量,来获得光纤的脉冲响应3dB脉宽(即色散时间)。利用该装 置分别对一根长度为123m 的国产梯度折射率光纤以及一根10m 长的阶跃折射率光纤在532nm 波长附近 的色散特性进行了测量。测得的梯度折射率光纤色散时间为(68316)ps,对应3dB频响带宽为646MHz; 阶跃折射率光纤色散时间为(163114)ps,对应频响带宽为271MHz。对实验结果进行了测量不确定度分 析,并与理论计算值进行了比较,获得了较好的一致性。研究表明,利用该实验装置,可对激光干涉测速应用 中信号光纤的色散特性进行迅速、准确的测量,从而为实验中信号光纤类型、长度等的合理选用提供参考。     

炸药爆炸驱动下铜板的层裂现

在进行炸药驱动铜板实验中,用激光速度干涉仪(VISAR)记录铜板自由面速度,观察到了铜板层裂现象,并用非线性有限元方法对爆炸载荷下铜板层裂过程进行数值模拟分析,得到了与实验结果吻合的计算结果。