兵器實(shí)驗(yàn)學(xué)

第1篇　兵器測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)
第1章　兵器測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)……………………………………………………………………… 8
1．1　測(cè)量的基本方法………………………………………………………………………… 8
1．1．1　測(cè)量的分類………………………………………………………………………… 8
1．1．2　測(cè)量具有普遍科學(xué)意義的條件…………………………………………………… 9
1．2　標(biāo)準(zhǔn)量及常用量的傳遞方法…………………………………………………………… 10
1．2．1　標(biāo)準(zhǔn)量……………………………………………………………………………… 10
1．2．2　兵器測(cè)試中常用量的傳遞方法…………………………………………………… 11
1．3　測(cè)量系統(tǒng)………………………………………………………………………………… 13
1．3．1　測(cè)量系統(tǒng)的組成…………………………………………………………………… 14
1．3．2　現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)……………………………………………………………………… 16
1．3．3　虛擬儀器…………………………………………………………………………… 20
1．4　測(cè)量誤差及處理………………………………………………………………………… 21
1．4．1　測(cè)量誤差…………………………………………………………………………… 21
1．4．2　常用誤差處理方法及誤差的合成與分配………………………………………… 24
1．4．3　測(cè)量誤差的合成與分配…………………………………………………………… 27
1．5　測(cè)量不確定度的評(píng)定…………………………………………………………………… 28
1．5．1　不確定度評(píng)定的基本知識(shí)………………………………………………………… 28
1．5．2　標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A 類評(píng)定……………………………………………………… 31
1．5．3　標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類評(píng)定……………………………………………………… 32
1．5．4　測(cè)量不確定度的合成……………………………………………………………… 34
1．5．5　擴(kuò)展不確定度的計(jì)算方法………………………………………………………… 36
第2章　工程信號(hào)及其可測(cè)性分析…………………………………………………………… 38
2．1　概　述…………………………………………………………………………………… 38
2．2　工程信號(hào)的分類………………………………………………………………………… 38
2．2．1　按信號(hào)隨時(shí)間變化的規(guī)律分類…………………………………………………… 38
2．2．2　按信號(hào)隨時(shí)間變化連續(xù)性分類…………………………………………………… 41
2．2．3　其他分類方法……………………………………………………………………… 41
2．3　周期信號(hào)頻譜與可測(cè)性………………………………………………………………… 42
2．3．1　周期信號(hào)的分解和頻譜…………………………………………………………… 42
2．3．2　周期信號(hào)的可測(cè)性分析…………………………………………………………… 48
2．4　非周期信號(hào)的頻譜分析………………………………………………………………… 51
2．4．1　時(shí)限信號(hào)的分解和頻譜…………………………………………………………… 51
2．4．2　時(shí)限信號(hào)的可測(cè)性分析…………………………………………………………… 54
2．5　隨機(jī)信號(hào)的處理及分析………………………………………………………………… 54
2．5．1　隨機(jī)信號(hào)的特征參數(shù)……………………………………………………………… 54
2．5．2　離散隨機(jī)信號(hào)的特征估計(jì)………………………………………………………… 58
2．6　典型激勵(lì)信號(hào)描述……………………………………………………………………… 62
2．6．1　沖激函數(shù)及其譜分析……………………………………………………………… 62
2．6．2　單位階躍信號(hào)及其譜分析………………………………………………………… 64
2．6．3　單位斜坡信號(hào)及其頻譜…………………………………………………………… 66
第3章　測(cè)量系統(tǒng)的基本特性………………………………………………………………… 67
3．1　概　述…………………………………………………………………………………… 67
3．1．1　測(cè)量系統(tǒng)的基本要求……………………………………………………………… 67
3．1．2　測(cè)量系統(tǒng)的線性化………………………………………………………………… 68
3．2　測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定與靜態(tài)特性……………………………………………………… 69
3．2．1　靜態(tài)標(biāo)定…………………………………………………………………………… 69
3．2．2　靜態(tài)特性指標(biāo)……………………………………………………………………… 71
3．3　測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性…………………………………………………………………… 75
3．3．1　動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試的特殊問(wèn)題………………………………………………………… 75
3．3．2　測(cè)量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的分析方法及主要指標(biāo)……………………………………… 76
3．3．3　測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型……………………………………………………………… 77
3．3．4　傳遞函數(shù)…………………………………………………………………………… 77
3．3．5　頻率響應(yīng)函數(shù)……………………………………………………………………… 79
3．3．6　沖激響應(yīng)函數(shù)……………………………………………………………………… 80
3．4　測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析……………………………………………………………… 80
3．4．1　典型系統(tǒng)的頻率響應(yīng)……………………………………………………………… 81
3．4．2　典型激勵(lì)的系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)………………………………………………………… 84
3．4．3　相似原理…………………………………………………………………………… 87
3．5　測(cè)量系統(tǒng)無(wú)失真測(cè)試條件……………………………………………………………… 88
3．6　測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)獲取方法…………………………………………………… 89
3．6．1　階躍響應(yīng)法………………………………………………………………………… 89
3．6．2　幅頻特性法………………………………………………………………………… 91
3．7　動(dòng)態(tài)誤差修正…………………………………………………………………………… 91
3．7．1　頻域修正方法……………………………………………………………………… 91
3．7．2　時(shí)域修正方法……………………………………………………………………… 92
第2篇　兵器測(cè)試信號(hào)分析方法
第4章　數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ)…………………………………………………………………… 94
4．1　z變換…………………………………………………………………………………… 94
4．1．1　序　列……………………………………………………………………………… 94
4．1．2　z變換……………………………………………………………………………… 94
4．1．3　z逆變換…………………………………………………………………………… 99
4．2　離散傅里葉變換(DFT)……………………………………………………………… 100
4．2．1　離散傅里葉級(jí)數(shù)(DFS) ………………………………………………………… 100
4．2．2　離散傅里葉變換(DFT)的定義………………………………………………… 101
4．2．3　DFT的主要性質(zhì)………………………………………………………………… 101
4．2．4　DFT與z變換的關(guān)系…………………………………………………………… 102
4．3　快速傅里葉變換(FFT)……………………………………………………………… 102
4．3．1　DFT直接計(jì)算的工作量………………………………………………………… 102
4．3．2　提高DFT運(yùn)算效率的思路…………………………………………………… 103
4．3．3　FFT算法………………………………………………………………………… 103
4．4　數(shù)字濾波器…………………………………………………………………………… 109
4．4．1　數(shù)字濾波器的分類……………………………………………………………… 109
4．4．2　IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)………………………………………………………… 110
4．4．3　FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)………………………………………………………… 112
第5章　工程測(cè)試信號(hào)處理…………………………………………………………………… 115
5．1　測(cè)試信號(hào)的表述方法………………………………………………………………… 115
5．1．1　表格法…………………………………………………………………………… 115
5．1．2　圖解法…………………………………………………………………………… 116
5．1．3　方程法…………………………………………………………………………… 116
5．2　回歸分析……………………………………………………………………………… 117
5．2．1　一元線性回歸…………………………………………………………………… 117
5．2．2　多元線性回歸…………………………………………………………………… 120
5．2．3　非線性回歸……………………………………………………………………… 121
5．2．4　回歸分析的應(yīng)用………………………………………………………………… 123
5．3　功率譜分析…………………………………………………………………………… 124
5．3．1　定　義…………………………………………………………………………… 124
5．3．2　功率譜分析的物理意義………………………………………………………… 125
5．3．3　功率譜分析的實(shí)現(xiàn)……………………………………………………………… 126
5．3．4　功率譜的應(yīng)用…………………………………………………………………… 127
5．3．5　相干函數(shù)………………………………………………………………………… 129
5．4　倒頻譜技術(shù)…………………………………………………………………………… 129
5．4．1　倒頻譜分析的基本原理………………………………………………………… 130
5．4．2　倒頻譜分析的意義……………………………………………………………… 130
5．4．3　倒頻譜技術(shù)的應(yīng)用……………………………………………………………… 130
5．5　頻譜細(xì)化分析………………………………………………………………………… 132
5．5．1　基于復(fù)調(diào)制的FFT方法………………………………………………………… 132
5．5．2　相位補(bǔ)償細(xì)化方法……………………………………………………………… 135
5．5．3　頻譜細(xì)化分析的應(yīng)用…………………………………………………………… 136
5．6　小波分析在測(cè)試信號(hào)中的應(yīng)用……………………………………………………… 137
5．6．1　小波分析的基本原理…………………………………………………………… 137
5．6．2　小波的多分辨率分析…………………………………………………………… 138
5．6．3　小波分析在信號(hào)處理中的應(yīng)用………………………………………………… 139
5．7　動(dòng)態(tài)補(bǔ)償數(shù)字濾波器………………………………………………………………… 141
5．7．1　硬件補(bǔ)償方法…………………………………………………………………… 143
5．7．2　軟件補(bǔ)償方法…………………………………………………………………… 145
5．7．3　動(dòng)態(tài)補(bǔ)償濾波器的應(yīng)用………………………………………………………… 147
第3篇　常用兵器動(dòng)態(tài)參量測(cè)試方法及應(yīng)用
第6章　應(yīng)力、應(yīng)變、力及轉(zhuǎn)矩測(cè)量技術(shù)……………………………………………………… 150
6．1　概　述………………………………………………………………………………… 150
6．2　應(yīng)變測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)…………………………………………………………………… 150
6．2．1　應(yīng)變片的工作原理……………………………………………………………… 150
6．2．2　應(yīng)變片的粘貼…………………………………………………………………… 153
6．2．3　電阻應(yīng)變片的溫度誤差及補(bǔ)償………………………………………………… 155
6．2．4　電阻應(yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路及應(yīng)變儀………………………………………… 157
6．3　力測(cè)量………………………………………………………………………………… 164
6．3．1　常用力傳感器…………………………………………………………………… 164
6．3．2　力傳感器標(biāo)定…………………………………………………………………… 166
6．3．3　測(cè)量實(shí)例………………………………………………………………………… 167
6．4　應(yīng)變、應(yīng)力測(cè)量………………………………………………………………………… 175
6．4．1　基于應(yīng)變片的應(yīng)變、應(yīng)力測(cè)量…………………………………………………… 175
6．4．2　基于光纖Bragg光柵應(yīng)變測(cè)量………………………………………………… 180
6．5　轉(zhuǎn)矩測(cè)量……………………………………………………………………………… 186
6．5．1　轉(zhuǎn)矩測(cè)量原理…………………………………………………………………… 186
6．5．2　常用轉(zhuǎn)矩傳感器………………………………………………………………… 187
6．5．3　轉(zhuǎn)矩傳感器標(biāo)定………………………………………………………………… 189
第7章　動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量技術(shù)…………………………………………………………………… 191
7．1　概　述………………………………………………………………………………… 191
7．2　銅柱測(cè)壓法…………………………………………………………………………… 193
7．2．1　銅柱測(cè)壓法系統(tǒng)組成及工作原理……………………………………………… 193
7．2．2　銅柱靜態(tài)標(biāo)定及靜態(tài)壓力對(duì)照表的編制……………………………………… 194
7．2．3　溫度修正方法…………………………………………………………………… 198
7．2．4　靜標(biāo)體制銅柱測(cè)壓的技術(shù)要點(diǎn)歸納…………………………………………… 198
7．2．5　銅柱測(cè)壓法靜動(dòng)差分析………………………………………………………… 199
7．3　銅球測(cè)壓法…………………………………………………………………………… 203
7．3．1　銅球測(cè)壓系統(tǒng)組成及工作原理………………………………………………… 203
7．3．2　準(zhǔn)動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)技術(shù)………………………………………………………………… 204
7．4　動(dòng)態(tài)壓力電測(cè)法……………………………………………………………………… 206
7．4．1　應(yīng)變式壓力傳感器……………………………………………………………… 206
7．4．2　壓電式壓力傳感器……………………………………………………………… 209
7．5　測(cè)壓系統(tǒng)的標(biāo)定技術(shù)………………………………………………………………… 212
7．5．1　測(cè)壓系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定…………………………………………………………… 212
7．5．2　測(cè)壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定…………………………………………………………… 212
7．5．3　傳感器準(zhǔn)靜態(tài)校準(zhǔn)……………………………………………………………… 218
7．6　動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量的管道效應(yīng)…………………………………………………………… 218
7．6．1　傳感器的安裝…………………………………………………………………… 218
7．6．2　測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析………………………………………………………… 218
第8章　溫度及熱通量測(cè)量技術(shù)……………………………………………………………… 221
8．1　概　述………………………………………………………………………………… 221
8．2　熱電偶測(cè)溫…………………………………………………………………………… 223
8．2．1　熱電偶測(cè)溫原理………………………………………………………………… 223
8．2．2　熱電偶的基本實(shí)驗(yàn)定律………………………………………………………… 223
8．2．3　熱電偶的結(jié)構(gòu)、分類及特點(diǎn)……………………………………………………… 225
8．2．4　熱電偶的響應(yīng)方程及典型工況的測(cè)溫模型…………………………………… 228
8．2．5　熱電偶測(cè)量高速氣流溫度的技術(shù)措施………………………………………… 230
8．2．6　熱電偶動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法…………………………………………………………… 231
8．2．7　火箭燃?xì)馍淞鳒囟确植肌?233
8．3　熱電阻測(cè)溫…………………………………………………………………………… 235
8．3．1　金屬絲熱電阻測(cè)溫……………………………………………………………… 235
8．3．2　熱敏電阻測(cè)溫…………………………………………………………………… 237
8．4　熱輻射測(cè)溫…………………………………………………………………………… 238
8．4．1　熱輻射原理……………………………………………………………………… 238
8．4．2　熱輻射測(cè)溫的基礎(chǔ)理論………………………………………………………… 239
8．4．3　常用熱輻射測(cè)溫儀表…………………………………………………………… 243
8．5　光纖測(cè)溫……………………………………………………………………………… 246
8．5．1　光纖原理………………………………………………………………………… 246
8．5．2　光纖測(cè)溫原理…………………………………………………………………… 247
8．6　熱通量測(cè)量…………………………………………………………………………… 248
8．6．1　簡(jiǎn)　介…………………………………………………………………………… 248
8．6．2　熱通量測(cè)量技術(shù)………………………………………………………………… 249
8．6．3　Gardon熱通量傳感器…………………………………………………………… 252
第9章　兵器噪聲測(cè)量技術(shù)…………………………………………………………………… 255
第10章　運(yùn)動(dòng)參量測(cè)量技術(shù)………………………………………………………………… 278