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微型化放入式电子测压器的研究

作　者: 王海明
导　师: 裴东兴；张瑜
学　校: 中北大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 膛压测试 微型化 低功耗 红外通信 校准
分类号: TJ306
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 60次
引　用: 2次
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内容摘要


膛压作为火炮内弹道的重要性能参数,其测试一直是改进火炮系统获取重要动态数据的必要手段。为了满足中小口径火炮以及新型身管武器与弹药研制对膛压测试的迫切需求,因此本文设计了微型化放入式的电子测压器。该仪器选用TI公司生产的高性能低功耗MSP430系列单片机作为控制芯片,组成主从处理系统,实现对膛压信号的交叉采集与存储。该测试系统体积小(仅为21.9cm3)、功耗低、采样频率、触发电平以及测量量程可编程,无外部引线,能够承受最大600MPa的压力。可以在现场实时实况的记录被测弹体射击过程膛压变化状况,并能够在系统掉电的情况下保持测试所得的数据。模拟应用环境下的动态校准保证了仪器的测试精度。应用红外通信技术设计的接口,可以方便的读取仪器所记录的数据,以供分析。本论文阐述的内容包括以下几个方面:1)分析了膛压测试的环境,介绍了微型化放入式电子测压器的功能要求与性能指标,对系统进行总体设计,包括系统总体结构与测试方案。2)在总体方案的基础上,研究了压力信号采集的实现方式,根据系统的参数指标对传感器进行选型,对系统硬件电路进行设计,包括调理电路、采样触发、信号的采集与存储以及红外通信接口等几个部分的硬件设计与实现。3)对系统的软件进行设计和实现,包括单片机部分的软件设计和红外数据通信中上位机部分的软件设计。4)系统设计的关键技术,包括微型化设计、低功耗设计、采样频率和触发电平及测量量程可编程设计、抗干扰设计。5)介绍了测试系统的静态标定以及应用环境下的动态校准与相关性校准,并对所测数据进行了分析。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-16
  1.1 本课题的来源、目的及意义  10-11
  1.2 膛压测试及测压器的发展现状  11-14
    1.2.1 膛压测试简介  11-12
    1.2.2 国内外电子测压器的发展现状  12-14
  1.3 本课题完成的工作及研究内容  14-16
2 电子测压器的总体方案设计  16-24
  2.1 系统功能要求与性能指标  16-17
    2.1.1 系统功能要求  16-17
    2.1.2 性能指标  17
  2.2 系统总体结构设计  17-19
  2.3 测试方案设计  19-24
    2.3.1 采样策略的设计  19-20
    2.3.2 数据存储的设计  20
    2.3.3 触发方式  20-21
    2.3.4 握手协议的设计  21-22
    2.3.5 工作状态设计  22-24
3 测试系统硬件设计与实现  24-35
  3.1 硬件总体结构设计  24
  3.2 主控芯片MCU 的选择  24-25
  3.3 压力信号的采集与调理  25-28
    3.3.1 压力信号的采集  25-26
    3.3.2 信号的调理  26-28
  3.4 电源管理模块  28-29
  3.5 外围晶振选择  29-30
  3.6 红外接口模块的设计  30-33
    3.6.1 IrDA 简介  30-31
    3.6.2 红外收发器的选择  31-32
    3.6.3 通信接口电路设计  32-33
  3.7 系统壳体结构设计  33-35
4 测试系统软件设计与调试问题分析  35-50
  4.1 应用开发软件概述  35
  4.2 单片机软件设计  35-43
    4.2.1 主单片机的程序设计  36-42
    4.2.2 从单片机的程序设计  42-43
  4.3 上位机软件设计  43-46
  4.4 系统调试中关键问题分析及解决方案  46-50
5 测试系统设计的关键技术  50-64
  5.1 系统的微型化设计  50-54
    5.1.1 电路模块的微型化  50-51
    5.1.2 电池结构的微型化  51-52
    5.1.3 传感器结构的优化  52
    5.1.4 接插件的选择  52-53
    5.1.5 壳体结构的微型化  53-54
  5.2 系统的低功耗设计  54-59
    5.2.1 硬件电路的低功耗设计  54-56
    5.2.2 软件的低功耗设计  56-58
    5.2.3 系统总功耗计算  58-59
  5.3 系统重要参数可编程设计  59-62
    5.3.1 采样频率的可编程设计  59-60
    5.3.2 测量量程的可编程设计  60-61
    5.3.3 触发电平的可编程设计  61-62
  5.4 系统抗干扰设计  62-64
6 测试系统的校准与实测数据分析  64-73
  6.1 电子测压器的静态标定  64-65
  6.2 电子测压器应用环境下的动态校准  65-68
  6.3 利用压力曲线的相关性校准  68-70
  6.4 实测数据分析  70-73
7 总结  73-76
  7.1 全文总结  73
  7.2 本文的创新点及不足  73-75
  7.3 应用前景展望  75-76
参考文献  76-79
攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研工作  79-80
致谢  80

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中图分类: > 工业技术 > 武器工业 > 火炮 > 一般性问题 > 测试技术与设备
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