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定 價:169 元
叢書名:百題大過關
- 作者:祖靜,馬鐵華,范錦彪,裴東興
- 出版時間:2016/12/1
- ISBN:9787118107753
- 出 版 社:國防工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TJ06
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
動態(tài)測試的概念源于國際計量局(BIPM)、國際電工委員會(IEC)、國際標準化組織(ISO)、國際法制計量組織(OIML)聯(lián)合制定的《國際通用計量學基本名詞》。其動態(tài)測試的定義是量的瞬時值及其隨時間變化的值的確定。這個定義中沒有限定量的瞬時值及其隨時間變化的值是怎樣獲得的。目前所有有關動態(tài)測試的論述都是基于這個定義,并默認測試儀器放置在被測對象或環(huán)境之外來獲取動態(tài)信息,只分析測試儀器對被測動態(tài)參量的響應,而不考慮動態(tài)環(huán)境參量對測試儀器的影響。
然而在現(xiàn)代武器系統(tǒng)測試實踐中,必須經(jīng)常把測試儀器系統(tǒng)放置到被測體內(nèi)或被測場內(nèi),測試儀器系統(tǒng)將受到和被測對象相同的極其強烈的動態(tài)環(huán)境參量的作用,如高溫(瞬時高溫可達2000℃以上)、高壓(可達1000MPa)、高沖擊加速度(可達200000g)、高速(可達2000m/s)。這些動態(tài)環(huán)境參量對儀器系統(tǒng)的影響不容忽略,甚至會造成儀器系統(tǒng)的損壞。被測過程經(jīng)常是高瞬態(tài)性過程(全過程在毫秒、微秒量級,甚至至納秒量級,有陡峭的前沿和復雜多變的過程)。并且,武器系統(tǒng)的研究對被測參量的測量精度要求甚高。
針對上述情況,本書提出測試是計量的延伸,動態(tài)測試是對瞬態(tài)或動態(tài)過程變化參量進行實時計量的過程,新概念動態(tài)測試是對于這一實時計量過程的綜合研究的觀點,并在以下5個方面進行了研究:①研究了針對瞬態(tài)量精確測量的測試系統(tǒng)靜、動態(tài)特性設計原理,提出單純以測試系統(tǒng)幅頻特性的不平直度及其在頻率域的寬度作為評價系統(tǒng)動態(tài)特性優(yōu)劣的標準不夠客觀,而應當以該測試系統(tǒng)測量某類具體信號的動態(tài)不確定度估計為評價其動態(tài)特性的標準;②研究了測試系統(tǒng)(儀器)對被測對象、被測環(huán)境及被測過程的適應性設計原理;③研究了儀器系統(tǒng)靜、動態(tài)特性校準的脈沖校準原理,惡劣環(huán)境下應用的儀器系統(tǒng)在模擬應用環(huán)境下的溯源性校準的原理和方法,及動態(tài)特性準校準原理和方法,環(huán)境因子校準等理論和技術,實現(xiàn)了對應用在惡劣環(huán)境下的測試系統(tǒng)靜、動態(tài)不確定度綜合評定;④研究了儀器系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下的存活性問題;⑤研究了多種具體應用場合的測試原理和技術。
本書的研究內(nèi)容豐富了惡劣環(huán)境下信息獲取科學,是有關動態(tài)測試的一種新概念。僅僅用表達測試儀器放置位置或方式的詞(如植入式embeded或彈載式onboard)不能表達其完整內(nèi)涵。
本書定名為《新概念動態(tài)測試》,作為有關動態(tài)測試諸多著作的補充。希望在學界同仁中引起批評和爭論,得到大家的批評指正,共同為我國動態(tài)測試技術的提高做出貢獻。
20世紀80年代以來,北京航空航天大學黃俊欽在著作《測試系統(tǒng)動力學》中對測試系統(tǒng)的動力學特性進行了深入分析,南京理工大學朱明武等的兩本教材《動態(tài)測量原理》、《測試信號處理與分析》,從原理上和信號處理角度對動態(tài)測試的基本理論進行了探討,都對動態(tài)測試有指導性的意義。
本書是作者所在科研團隊30余年從事武器系統(tǒng)動態(tài)測試技術實踐與理論研究的總結(jié)。本書作者的科研團隊從20世紀80年代初開始從事武器系統(tǒng)的動態(tài)測試工作,緊跟現(xiàn)代電子技術和微型計算機技術的發(fā)展,研究把測試儀器集成微型化為可放置到被測體或被測環(huán)境中,在被測對象實際運動的過程中直接測取和記錄存儲其動態(tài)參數(shù)的命題。研究了放置于炮膛內(nèi)直接測取火炮膛壓曲線的電子測壓蛋(現(xiàn)定名為放入式電子測壓器)和放置于發(fā)射過程中的彈丸上直接測取彈丸在全彈道動態(tài)參數(shù)的引信膛內(nèi)、飛行、終點環(huán)境測試技術(后更名為彈載全彈道動態(tài)參數(shù)快速存儲測試裝置)等兩個項目,獲得了成功,分別于20世紀90年代獲得國家發(fā)明二等獎和三等獎。20世紀80年代末期開展了石油井下高能氣體壓裂過程動態(tài)參數(shù)(p-t曲線)測試和導彈實射信息電子存儲器智能導彈黑匣子技術研究工作。1990年祖靜在中國電子學會主辦的第一屆電子技術應用研討會上以《存儲測試技術》為題發(fā)表公開論文,把這種利用電子存儲器組成的、直接放置于被測體或被測環(huán)境中、在被測對象實際運動的過程中實時實況地測量和記錄其動態(tài)參數(shù)的測試技術命名為存儲測試技術。對它的組成原理、特性等進行了深入探討,有關理論主要用于研究生和本科生的教學,也發(fā)表了一些論文。1995年,由北京理工大學馬寶華教授擔任導師、祖靜教授擔任副導師的張文棟(教授)完成了博士學位論文《存儲測試系統(tǒng)的設計理論及其應用》,基于信息理論對存儲測試系統(tǒng)的設計問題進行了深入分析,首次提出利用數(shù)據(jù)實時壓縮技術實現(xiàn)自適應采樣的想法,特別是對在戰(zhàn)略導彈上的應用進行了論述,這篇論文獲評為1997年全國百篇優(yōu)秀博士學位論文,隨后又撰寫了同名的學術著作,在北京高等教育出版社出版發(fā)行。20世紀90年代,作者所在科研團隊繼續(xù)深入研究已經(jīng)開展的科研課題,并開始探討坦克裝甲車輛等封閉體中關重部件動態(tài)參數(shù)的實時實況測試問題、戰(zhàn)斗部爆炸沖擊波場及毀傷威力測試問題以及其他一系列的應用課題。存儲測試技術逐步在武器的動態(tài)測試領域得到廣泛應用。
進入21世紀,為更好地滿足國防科技對動態(tài)測試的更高要求,作者所在科研團隊對惡劣環(huán)境下動態(tài)信息獲取原理、惡劣環(huán)境下應用的儀器的校準原理、儀器在惡劣環(huán)境下的存活性,以及多種具體場合下的測試原理和技術進行了深入研究。在電子測試技術國家級重點實驗室拓展提高基金支持下,研制了多種武器動態(tài)測試技術研究和校準設備,包括:為研究火炮膛壓測試技術的模擬膛壓發(fā)生器準靜態(tài)溯源性校準系統(tǒng);高壓傳感器動態(tài)特性的預加高壓的準脈沖校準系統(tǒng);為戰(zhàn)斗部侵徹過程研究的空氣炮試驗校準系統(tǒng),系列加速度傳感器靜、動態(tài)特性校準系統(tǒng);爆炸沖擊波測試裝置研究和校準的激波管系統(tǒng);油井測壓器準靜態(tài)校準的模擬油井準靜態(tài)校準系統(tǒng)等。形成了獨特的惡劣環(huán)境下應用的儀器系統(tǒng)校準理論和技術裝備。基于以上研究,作者提出了新概念動態(tài)測試的概念。作者曾多次在國內(nèi)外有關會議提出這些觀點,并于2006年2008年連續(xù)三年在美國國家標準局組織的測量科學研討會(MSC)上發(fā)表關于新概念動態(tài)測試的論文,并主持該會議的動態(tài)參量校準分會場。廣泛聽取學界對這個名稱的意見。本書所提論點都經(jīng)由作者所在團隊及博士研究生從理論上和實踐上給以分析和論證。新概念動態(tài)測試理論和技術體系得以建立并不斷完善,是儀器科學、電子科學、計算機科學、信息科學、兵器科學、力學及物理學等多學科綜合發(fā)展的結(jié)果,是在武器系統(tǒng)極端惡劣環(huán)境下對有關動態(tài)測試理論的應用,是惡劣環(huán)境下的信息獲取科學。
本書全部由作者團隊和在某個方面有研究的博士編寫而成。祖靜教授30多年來從事武器動態(tài)測試技術研究,長期擔任科研團隊的學術帶頭人,提出了相關的學術命題,制定了本書的編寫大綱。作者中大部分是祖靜教授的學生,本書的自序由祖靜教授和馬鐵華教授寫成。
本書第一篇講述新概念動態(tài)測試原理,緒論、第1章新概念動態(tài)測試系統(tǒng)的組成原理、第2章新概念動態(tài)測試的適應性研究、第3章新概念動態(tài)測試的校準技術由祖靜教授執(zhí)筆,第4章高沖擊條件下測試裝置的存活性研究由徐鵬博士(教授)執(zhí)筆;第二篇講述新概念動態(tài)測試應用,第5章火炮發(fā)射膛壓測試和彈底壓力測試技術由張瑜博士(副教授)執(zhí)筆,第6章飛行彈簧全彈道參數(shù)測試技術由裴東興博士(教授)和沈大偉(博士研究生)執(zhí)筆,第7章高速碰撞侵徹過程測試技術由范錦彪博士(教授)執(zhí)筆,第8章戰(zhàn)斗部爆炸沖擊波及其毀傷參數(shù)測試技術由杜紅棉博士(副教授)和尤文斌博士(副教授)執(zhí)筆,第9章石油井下動態(tài)參數(shù)測試技術由崔春生博士、裴東興博士(教授)執(zhí)筆,第10章運動機械測試技術由靳鴻博士(教授)、謝銳博士執(zhí)筆,第11章彈載記錄儀(黑匣子)技術由李錦明博士(副教授)執(zhí)筆。
馬鐵華博士(教授)現(xiàn)在是本科研團隊的負責人,他統(tǒng)編了全書,對全書和每一章都提出了關鍵性的指導意見,對每一個具體測試項目都提出了有創(chuàng)見性的意見。
承蒙朵英賢、周立偉、方家熊三位中國工程院院士為本書題寫序言,從不同角度出發(fā),高屋建瓴,指出書中的創(chuàng)意與不足,使本書增輝。本科研團隊深受教益和鼓舞。在此向三位院士表示最崇高的敬意和最深切的謝意。 |
緒論
0.1 新概念動態(tài)測試產(chǎn)生的背景及歷史沿革
0.2
新概念動態(tài)測試的定義、研究內(nèi)容及與通常意義上的動態(tài)測試的區(qū)別
0.3 新概念動態(tài)測試的主要測試對象和主要采用的測試技術
0.4 新概念動態(tài)測試面對的問題和主要研究課題及特點
0.5 本書的主要內(nèi)容
0.6 新概念動態(tài)測試主要應用情況
參考文獻
第一篇 新概念動態(tài)測試原理
第1章 新概念動態(tài)測試系統(tǒng)的組成原理
1.1 測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性設計
1.2 動態(tài)測試系統(tǒng)的動態(tài)特性設計
1.2.1 動態(tài)設計模型
1.2.2 被測信號的頻率特性估計及最高頻率分量的確定
1.2.3 傳感器的動態(tài)模型
1.2.4 基于運算放大器的放大器的動態(tài)模型
1.2.5 模擬濾波器的動態(tài)模型
1.2.6 ADC的動態(tài)特性
1.2.7 系統(tǒng)的總體動態(tài)特性
1.2.8 動態(tài)測試系統(tǒng)的動態(tài)不確定度估計
1.2.9 舉例800MPa放入式電子測壓器的動態(tài)設計
1.2.10 附錄
參考文獻
第2章 新概念動態(tài)測試的適應性研究
2.1 宏觀適應性研究
2.1.1
全局性思考測試對象運動過程分析及對測試目的的具體要求的實現(xiàn)
2.1.2 宏觀適應性設計舉例,測試行為的布局和布設
2.1.3 信號的傳輸、同步與分離
2.2 采樣策略及狀態(tài)設計方法
2.2.1 觸發(fā)及正負延遲的實現(xiàn)
2.2.2 采樣策略與狀態(tài)設計方法
2.2.3 采樣頻率的確定和自適應采樣策略的實現(xiàn)
2.2.4 系統(tǒng)增益的自適應問題
2.3 電源控制策略
2.4 微體積、微功耗、微噪聲研究
參考文獻
第3章 新概念動態(tài)測試的校準技術
3.1 脈沖校準原理
3.1.1 準動態(tài)及動態(tài)校準的激勵源
3.1.2 脈沖信號的特征
3.1.3 寬脈沖校準準則(準靜態(tài)校準準則)
3.1.4 窄脈沖校準(準校準動態(tài)校準)準則
3.2 模擬應用環(huán)境下的溯源性準靜態(tài)校準
3.2.1 模擬應用環(huán)境下校準問題的提出
3.2.2 放入式電子測壓器的模擬應用環(huán)境下的校準
3.2.3 高速撞擊侵徹過程測試儀器的模擬應用環(huán)境下的校準
3.2.4 爆炸沖擊波場測試儀器的校準問題
3.3 動態(tài)特性校準準校準
3.4 環(huán)境因子校準
參考文獻
第4章 高沖擊條件下測試裝置的存活性研究
4.1 沖擊載荷作用下彈體內(nèi)應力和加速度分布規(guī)律分析
4.2 高g值實測加速度信號的信息組成分析
4.3 高g值沖擊下彈載測試電路系統(tǒng)的環(huán)境應力考核
4.3.1 彈載存儲加速度測試電路常用芯片破壞性物理剖析
4.3.2 記錄電路模塊的抗高g值沖擊分析
4.4 高g值沖擊下電池的存活性研究
4.5 高g值沖擊下彈載電子儀器的緩沖保護
參考文獻
第二篇 新概念動態(tài)測試應用
第5章 火炮發(fā)射膛壓測試和彈底壓力測試技術
5.1 膛壓測量的特點及方法
5.1.1 膛壓測量的特點
5.1.2 膛壓測量方法
5.2 膛壓信號的時域和頻域特征
5.2.1 典型膛壓信號的時域特征
5.2.2 典型膛壓信號的頻域特征
5.3 放入式電子測壓器設計
5.3.1 系統(tǒng)功能
5.3.2 22cm3放入式電子測壓器的主要技術指標
5.3.3 組成及工作原理
5.3.4 放入式電子測壓器的靜、動態(tài)設計
5.4 模擬應用環(huán)境下的準靜態(tài)校準技術
5.4.1 基于壓力曲線上升沿的校準方法
5.4.2 校準方法的合理性論證
5.4.3 校準數(shù)據(jù)處理方法
5.4.4 校準數(shù)據(jù)分析
5.5 放入式電子測壓器的動態(tài)特性校準
5.6 放入式電子測壓器的可靠性試驗
5.6.1 可靠性指標
5.6.2 倒置開關的可靠性試驗
5.7 彈底壓力測試問題
5.7.1 彈底壓力測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
5.7.2 壓力傳感器加速度靈敏度系數(shù)的校準
5.7.3 彈底壓力數(shù)據(jù)的解算
參考文獻
第6章 彈箭全彈道參數(shù)測試技術
6.1 彈丸及引信在全彈道過程的力學分析
6.1.1 火炮、彈丸及引信的模態(tài)分析
6.1.2 膛內(nèi)動態(tài)環(huán)境參量
6.1.3 后效動態(tài)環(huán)境參量
6.1.4 飛行動態(tài)環(huán)境參量
6.1.5 侵徹動態(tài)環(huán)境參量
6.2 全彈道測試技術通論
6.2.1 全彈道測試特點
6.2.2 測試系統(tǒng)的設計原則
6.2.3 測試系統(tǒng)的總體設計
6.3 內(nèi)彈道和中間彈道參數(shù)測試及數(shù)據(jù)處理
6.3.1 測試目的及要求
6.3.2 內(nèi)彈道和中間彈道參數(shù)測試系統(tǒng)的設計
6.3.3 測試數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理
6.4 外彈道參數(shù)的測試
6.4.1 測試目的及要求
6.4.2 外彈道參數(shù)測試系統(tǒng)的設計
6.4.3 測試數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理
6.5 終點彈道參數(shù)的測試
6.6 彈載測試裝置的回收與數(shù)據(jù)傳輸問題研究
6.6.1 彈載測試裝置的回收方法
6.6.2 無線遙測方法
參考文獻
第7章 高速撞擊侵徹過程測試技術
7.1 高速撞擊侵徹過程測試原理
7.1.1 不同硬目標侵徹加速度信號的特征及處理原則
7.1.2 高g值加速度傳感器的選擇與安裝
7.1.3 高g值加速度測試儀設計原理
7.2 高g值加速度測試關鍵技術
7.2.1 高g值加速度測試儀可靠性技術
7.2.2 高g值加速度測試儀存活性技術
7.3 高g值加速度測試校準技術
7.3.1 沖擊靈敏度的溯源性校準
7.3.2 頻率響應特性的校準
7.4 高g值加速度測試技術的應用
7.4.1 高g值加速度信號測試實踐
7.4.2 高g值加速度信號的處理原則
7.4.3 高g值加速度實測數(shù)據(jù)的處理實例
參考文獻
第8章 戰(zhàn)斗部爆炸沖擊波及其毀傷參數(shù)測試技術
8.1 空中爆炸沖擊波傳播特性
8.1.1 爆炸沖擊波傳播規(guī)律
8.1.2 爆炸沖擊波參數(shù)估計方法
8.2 沖擊波信號分析
8.2.1 信號分析
8.2.2 測試系統(tǒng)所處環(huán)境分析
8.2.3 沖擊波超壓測試的相關國軍標
8.3 沖擊波測試系統(tǒng)動態(tài)特性設計
8.3.1 傳感器的靜、動態(tài)特性及選擇原則
8.3.2 信號調(diào)理電路設計原理
8.4 沖擊波測試系統(tǒng)的校準問題
8.4.1 爆炸沖擊波測試系統(tǒng)的靜態(tài)校準或準靜態(tài)校準
8.4.2 沖擊波測試系統(tǒng)靈敏度的激波管校準法
8.4.3
測量爆炸沖擊波場用(掠入式)測試裝置結(jié)構(gòu)的校準研究
8.5 爆炸沖擊波測試數(shù)據(jù)處理方法
8.5.1 沖擊波測試數(shù)據(jù)的濾波處理
8.5.2 最小二乘指數(shù)擬合
8.6 爆炸沖擊波測試及爆炸毀傷測試系統(tǒng)的布局和設計
8.6.1 空曠場地爆炸試驗時沖擊波測試系統(tǒng)布局和布設
8.6.2 陸地上有限空間內(nèi)的爆炸試驗測試系統(tǒng)的布局和布設
8.6.3 海上艦船毀傷試驗測試系統(tǒng)設計
參考文獻
第9章 油、氣井下射孔壓裂動態(tài)參數(shù)測試技術
9.1 動態(tài)完井技術簡介及井下動態(tài)參數(shù)測試要求
9.1.1 射孔過程簡介
9.1.2 高能氣體壓裂
9.1.3 井下惡劣測試環(huán)境分析動態(tài)參數(shù)測試要求
9.2 井下動態(tài)參數(shù)信號特征
9.2.1 射孔器內(nèi)信號分析
9.2.2 射孔器內(nèi)壓力信號模型
9.2.3 復合射孔/壓裂過程環(huán)空壓力信號理論分析
9.3 井下動態(tài)多參數(shù)測試系統(tǒng)設計
9.3.1 系統(tǒng)總體設計
9.3.2 耐惡劣環(huán)境結(jié)構(gòu)設計
9.3.3 環(huán)空多參數(shù)系統(tǒng)設計
9.4 測試系統(tǒng)可靠性技術
9.4.1 射孔器內(nèi)動壓測試系統(tǒng)防護
9.4.2 電路抗高沖擊強化灌封技術
9.5 復合惡劣環(huán)境下校準技術研究
9.5.1 惡劣環(huán)境引起的誤差
9.5.2
模擬井下溫度壓力環(huán)境模擬油井準靜態(tài)校準技術研究
9.6 井下動態(tài)參數(shù)實測與分析
9.6.1 復合射孔/高能氣體壓裂的關鍵參量
9.6.2 井下實測與典型數(shù)據(jù)分析
9.6.3 井下動壓實測曲線規(guī)律總結(jié)
參考文獻
第10章 特殊環(huán)境下運動機械動態(tài)參數(shù)測試技術
10.1 測試對象、環(huán)境及測試性分析
10.1.1 測試對象特性分析
10.1.2 測試環(huán)境特征
10.1.3 部件的功能融合
10.2 測試技術應用現(xiàn)狀
10.2.1 存儲測試技術的應用
10.2.2 近場(程)遙測技術的發(fā)展和應用能源和信號的傳輸
10.2.3 工況測試的控制方法
10.3 高速旋轉(zhuǎn)軸扭矩測試方法研究
10.3.1 旋轉(zhuǎn)部件上無引線測試技術的探索
10.3.2 關鍵技術及解決途徑
10.3.3 仿真及實驗
10.4 緊湊空間的動態(tài)參數(shù)測試技術及應用
10.4.1 基于SoC的模塊集成
10.4.2 集成模塊選擇與優(yōu)化
10.4.3 存儲測試SoC
10.4.4 車輛微型應力測試儀
10.4.5 仿真及實驗
10.5 動力艙多參數(shù)測試技術及應用
10.5.1 測試系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)
10.5.2 中心控制單元設計
10.5.3 數(shù)字化傳感單元設計
10.5.4 光纖傳輸網(wǎng)絡構(gòu)成
10.5.5 調(diào)試與實驗
10.5.6 總線接口設計
參考文獻
第11章 彈載記錄儀(黑匣子)測試技術
11.1 黑匣子簡介
11.2 黑匣子總體設計技術
11.2.1 功能設計
11.2.2 可靠性設計
11.2.3 黑匣子回收定位設計技術
11.2.4 黑匣子可靠保護設計技術
11.3 黑匣子校準技術
11.4 數(shù)據(jù)黑匣子設計應用實例
11.4.1 設計描述
11.4.2 設計要求
11.4.3 硬件系統(tǒng)組成
11.4.4 數(shù)據(jù)編碼
11.4.5 軟件描述
11.4.6 存儲模塊的防護
11.4.7 可靠性
11.4.8 環(huán)境試驗
11.4.9 實測數(shù)據(jù)
參考文獻 |
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