强冲击传感器下阶跃响应动态特性计算方法及发生装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开的强冲击传感器下阶跃响应动态特性计算方法及发生装置，涉及冲击传感器动态特性计算领域。本发明专利技术的方法，对高量程加载条件下产生的下阶跃激励响应信号进行滤波、截取、归一化、翻转处理，得到近似为一阶或二阶系统的强冲击传感器阶跃响应，再通过计算获得传感器阶跃响应动态特性参数，实现强冲击传感器动态特性计算。本发明专利技术的装置，使用受冲击发生塑性变形无回弹的脉宽调节缓冲垫作为高量程冲击加载的惯性力传递介质；碰撞过程中，弹丸通过脉宽调节缓冲垫推动砧体加速运动，缓冲结构不断塌陷压缩，压缩过程为塑性变形无回弹；当缓冲结构压缩至极限，弹丸被止挡盘结构阻挡，砧体与弹丸瞬间分离，使得与砧体连接的冲击传感器所受冲击力突然消失为零，产生下阶跃激励及响应。激励及响应。激励及响应。

【技术实现步骤摘要】
强冲击传感器下阶跃响应动态特性计算方法及发生装置


[0001]本专利技术涉及一种强冲击传感器下阶跃响应动态特性计算方法及发生装置，涉及冲击传感器动态特性计算领域。

技术介绍

[0002]阶跃函数是一种特殊的连续时间函数，是一个从0跳变到1的过程，属于奇异函数。在传感器动态特性测试中，阶跃激励是理想的激励方法之一。
[0003]冲击传感器的静态特性和动态特性在不同量程的激励条件下呈非线性关系，不同量程激励之间无法相互替代。在强冲击传感器测试中，只有高量程的激励才能保证结果的准确度，所以高量程加载条件下强冲击传感器的动态特性计算尤为重要。目前使用激波管可以获得低量程的阶跃激励信号，但高量程的阶跃激励信号很难得到。

技术实现思路

[0004]针对冲击传感器高量程加载条件下，尚无下阶跃响应动态特性计算方法的问题，本专利技术目的之一是提供一种强冲击传感器下阶跃响应动态特性计算方法，对高量程加载条件下产生的下阶跃激励响应信号进行处理，得到强冲击传感器的阶跃响应，计算获得传感器动态特性参数，进而实现强冲击传感器下阶跃响应动态特性计算。
[0005]本专利技术的另一个目的是提供一种强冲击传感器下阶跃激励发生装置，能够在高量程加载条件下产生下阶跃激励及响应。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的。
[0007]本专利技术公开的一种强冲击传感器下阶跃响应动态特性计算方法，对冲击传感器下阶跃响应信号进行滤波处理，截取所得曲线峰值点之后的部分进行数据归一化处理后再上下翻转曲线，产生近似一阶或二阶系统时域曲线，将时域曲线各参数代入一阶或二阶系统幅频特性及相频特性表达式得到冲击传感器幅频特性和相频特性，进而获取工作频带得到冲击传感器的动态特性参数，实现强冲击传感器下阶跃响应动态特性计算。
[0008]本专利技术公开的一种强冲击传感器下阶跃响应动态特性计算方法，包括如下步骤：步骤一，对冲击传感器下阶跃响应信号进行滤波处理，截取所得曲线峰值点之后的部分进行数据归一化处理后再上下翻转曲线得到冲击传感器下阶跃响应的归一化镜像数据曲线D。
[0009]步骤1.1：通过滤波器对冲击传感器下阶跃响应信号进行滤波处理，得到冲击传感器下阶跃响应的滤波曲线A。
[0010]步骤1.2：截取所得滤波曲线A峰值点之后的时域信号数据，得到冲击传感器下阶跃响应的截断曲线B。
[0011]步骤1.3：以峰值点幅值为标准，将所得截断曲线B所有数据点幅值除以峰值点幅值进行归一化处理，得到冲击传感器下阶跃响应的归一化数据曲线C；步骤1.4：对所得归一化数据曲线C以峰值点幅值的一半为对称轴上下翻转得到冲
击传感器下阶跃响应的归一化镜像数据曲线D。
[0012]步骤二，步骤一所得归一化镜像数据曲线D近似为一阶或二阶系统时域曲线，将归一化镜像数据曲线D各参数代入一阶或二阶系统幅频特性及相频特性表达式得到冲击传感器幅频特性和相频特性，进而获取工作频带得到冲击传感器的动态特性参数，实现强冲击传感器下阶跃响应动态特性计算。
[0013]步骤2.1：步骤一所得归一化镜像数据曲线D近似为一阶或二阶系统时域曲线。
[0014]步骤2.2：当归一化镜像数据曲线D近似为一阶系统时域曲线时，将归一化镜像数据曲线D各参数代入一阶系统幅频特性及相频特性表达式得到冲击传感器幅频特性和相频特性，进而获取工作频带得到冲击传感器的动态特性参数，实现强冲击传感器下阶跃响应动态特性计算。
[0015]步骤2.2.1：由归一化镜像数据曲线D得到时间常数τ。
[0016]步骤2.2.2：将时间常数τ代入一阶系统幅频特性表达式（1），得到冲击传感器幅频特性。
[0017]其中：ω为角频率。
[0018]步骤2.2.3：将时间常数τ代入一阶系统相频特性表达式（2），得到冲击传感器相频特性。
[0019]步骤2.2.4：将一阶系统幅频特性表达式（1）变换为一阶系统对数幅频特性表达式（3），由一阶系统对数幅频特性表达式（3）得到工作频带ω
c
表达式（4）。表达式（4）。
[0020]步骤2.3：当归一化镜像数据曲线D近似为二阶系统时域曲线时，将归一化镜像数据曲线D各参数代入二阶系统幅频特性及相频特性表达式得到冲击传感器幅频特性和相频特性，进而获取工作频带得到冲击传感器的动态特性参数，实现强冲击传感器下阶跃响应动态特性计算。
[0021]步骤2.3.1：由归一化镜像数据曲线D得到最大超调量σ和过渡时间t
s
，将表达式（5）变换为表达式（6），将最大超调量σ和过渡时间t
s
代入表达式（6）得到阻尼比ζ，并将阻尼比ζ代入表达式（7）得到固有频率ω
n
。
[0022]其中：系数b根据过渡时间误差带范围取值确定。
[0023]步骤2.3.2：将阻尼比ζ和固有频率ω
n
代入二阶系统归一化传递函数表达式（8），并将二阶系统归一化传递函数表达式（8）进行变换得到二阶系统频率响应函数表达式（9），根据二阶系统频率响应函数表达式（9）得到二阶系统归一化幅频特性表达式（10），利用二阶系统归一化幅频特性表达式（10）得到冲击传感器幅频特性。阶系统归一化幅频特性表达式（10）得到冲击传感器幅频特性。
[0024]其中：ω为角频率。
[0025]步骤2.3.3：由二阶系统频率响应函数表达式（9）得到二阶系统相频特性表达式（11），利用二阶系统相频特性表达式（11）得到冲击传感器相频特性。
[0026]步骤2.3.4：将二阶系统归一化幅频特性表达式（10）变换为二阶系统对数幅频特性表达式（12），由二阶系统对数幅频特性表达式（12）得到二阶系统工作频带ω
c
表达式（13），二阶系统工作频带ω
c
表达式（13）有解条件为式（14）所示，则可解得工作频带ω
c
如式（15）所示。（15）所示。
[0027]本专利技术公开的一种强冲击传感器下阶跃激励发生装置，使用受冲击发生塑性变形无回弹的脉宽调节缓冲垫作为高量程冲击加载的惯性力传递介质。弹丸和脉宽调节缓冲垫碰撞过程中，弹丸通过脉宽调节缓冲垫推动砧体一起加速运动，脉宽调节缓冲垫结构不断塌陷压缩，该塌陷压缩过程为塑性变形无回弹。当脉宽调节缓冲垫结构被压缩至极限，弹丸被止挡盘结构阻挡停止向前运动时，砧体与弹丸瞬间分离，使得与砧体连接的冲击传感器所受冲击力突然消失为零，产生近似理想的下阶跃激励及响应。
[0028]作为优选，所述脉宽调节缓冲垫材料选用泡沫铝。
[0029]本专利技术公开的一种强冲击传感器下阶跃激励发生装置，包括弹丸、脉宽调节缓冲垫、止挡盘、砧体和冲击传感器。脉宽调节缓冲垫放置在砧体凹槽中。脉宽调节缓冲垫和砧体放置在止挡盘筒内。止挡盘与炮管固定连接。弹丸、脉宽调节缓冲垫、止挡盘、砧体和冲击传感器沿空气炮炮管轴线方向同轴安装布置。弹丸被压缩空气推动由弹舱位置沿着空气炮炮管加速向前运动，弹丸和脉宽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强冲击传感器下阶跃响应动态特性计算方法，其特征在于：对冲击传感器下阶跃响应信号进行滤波处理，截取所得曲线峰值点之后的部分进行数据归一化处理后再上下翻转曲线，产生近似一阶或二阶系统时域曲线，将时域曲线各参数代入一阶或二阶系统幅频特性及相频特性表达式得到冲击传感器幅频特性和相频特性，进而获取工作频带得到冲击传感器的动态特性参数，实现强冲击传感器下阶跃响应动态特性计算。2.如权利要求1所述的一种强冲击传感器下阶跃响应动态特性计算方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一，对冲击传感器下阶跃响应信号进行滤波处理，截取所得曲线峰值点之后的部分进行数据归一化处理后再上下翻转曲线得到冲击传感器下阶跃响应的归一化镜像数据曲线D；步骤二，步骤一所得归一化镜像数据曲线D近似为一阶或二阶系统时域曲线，将归一化镜像数据曲线D各参数代入一阶或二阶系统幅频特性及相频特性表达式得到冲击传感器幅频特性和相频特性，进而获取工作频带得到冲击传感器的动态特性参数，实现强冲击传感器下阶跃响应动态特性计算。3.如权利要求2所述的一种强冲击传感器下阶跃响应动态特性计算方法，其特征在于：步骤一实现方法为，步骤1.1：通过滤波器对冲击传感器下阶跃响应信号进行滤波处理，得到冲击传感器下阶跃响应的滤波曲线A；步骤1.2：截取所得滤波曲线A峰值点之后的时域信号数据，得到冲击传感器下阶跃响应的截断曲线B；步骤1.3：以峰值点幅值为标准，将所得截断曲线B所有数据点幅值除以峰值点幅值进行归一化处理，得到冲击传感器下阶跃响应的归一化数据曲线C；步骤1.4：对所得归一化数据曲线C以峰值点幅值的一半为对称轴上下翻转得到冲击传感器下阶跃响应的归一化镜像数据曲线D。4.如权利要求3所述的一种强冲击传感器下阶跃响应动态特性计算方法，其特征在于：步骤二实现方法为，步骤2.1：步骤一所得归一化镜像数据曲线D近似为一阶或二阶系统时域曲线；步骤2.2：当归一化镜像数据曲线D近似为一阶系统时域曲线时，将归一化镜像数据曲线D各参数代入一阶系统幅频特性及相频特性表达式得到冲击传感器幅频特性和相频特性，进而获取工作频带得到冲击传感器的动态特性参数，实现强冲击传感器下阶跃响应动态特性计算；步骤2.2.1：由归一化镜像数据曲线D得到时间常数τ；步骤2.2.2：将时间常数τ代入一阶系统幅频特性表达式（1），得到冲击传感器幅频特性；其中：ω为角频率；步骤2.2.3：将时间常数τ代入一阶系统相频特性表达式（2），得到冲击传感器相频特
性；步骤2.2.4：将一阶系统幅频特性表达式（1）变换为一阶系统对数幅频特性表达式（3），由一阶系统对数幅频特性表达式（3）得到工作频带ω
c
表达式（4）；表达式（4）；步骤2.3：当归一化镜像数据曲线D近似为二阶系统时域曲线时，将归一化镜像数据曲线D各参数代入二阶系统幅频特性及相频特性表达式得到冲击传感器幅频特性和相频特性，进而获取工作频带得到冲击传感器的动态特性参数，实现强冲击传感器下阶跃响应动态特性计算；步骤2.3.1：由归一化镜像数据曲线D得到最大超调量σ和过渡时间t
s
，将表达式（5）变换为表达式（6），将最大超调量σ和过渡时间t
s
代入表达式（6）得到阻尼比ζ，并将阻尼比ζ代入表达式（7）得到固有频率ω

【专利技术属性】
技术研发人员：张振海，张文一，张振山，
申请(专利权)人：北京海泰微纳科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：