脉冲声传输特性测试分析系统设计

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炮弹的初速影响炮弹的动能,进而影响炮弹的威力。在影响炮弹初速度的各因素中,膛口压力为一个重要因素,因此研究枪、炮膛口压力波等的传输特性就有着重要的意义。膛口压力波属于高强脉冲声,处于冲击波到声波的过渡阶段。在实验室测量中,往往受实验环境和实验条件的限制,不能直接通过枪、炮发射来获取膛口压力波,本课题以任何复合音都可分解为一系列不同频率的单频声为主要思想,试图将膛口压力波分解为不同频率的单频脉冲声进行研究,通过对单频脉冲声的传输特性的研究检验设计思路的正确性,从而得到对枪、炮膛口冲击波、弹头爆炸波等特有的声波传输特性的研究方法。  本课题就是试图设计一套脉冲声传输特性测试分析系统,该测试系统能够实现脉冲声的产生和接收,并对脉冲声的传输特性做一定的分析。  本文是在数字信号处理和声学测试的理论基础上,通过对脉冲声特性的分析,研究了测试系统的设计方案,设计了脉冲声产生、接收、滤波、放大和数据采集等电路,完成了脉冲声测试系统装置。该装置可产生频率可调的脉冲声,通过信号采集系统,实现对脉冲声信号的采集,A/D芯片为16位的转换精度,转换数据暂存于片外RAM。该测试系统具有和计算机串行通信功能,方便了后续的信号处理。脉冲声传输特性分析部分以数字信号处理和Matlab应用为基础,建立了Matlab分析系统,实现了时域分析、频域分析等分析功能,并将结果以图形的形式直观的表现出来。  该测试系统对一定频率范围的脉冲声在同距离不同方向和同方向不同距离进行了实时测试和分析,对传输过程中的幅值、中心频率、距离时间变化关系做了具体的分析;对实验数据进行了指数函数曲线拟合校正和二次、三次多形式函数曲线拟合校正,最后给出结论,脉冲声更近似符合指数函数传输,与声波在空气中传播的表达式相符,通过对单频脉冲声的测试分析,表明设计是可用的,并对系统和测试中存在的不足提出了建议。
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