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基于微波干涉测速技术的二级轻气炮/火炮内弹道参数诊断

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爆炸与冲击 2022年第3期42卷 111-120页

作者：贾兴唐隆煌翁继东马鹤立陶天炯刘盛刚陈龙章林文王翔中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621999 中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理重点实验室四川绵阳621999

测量二级轻气炮/火炮弹丸在内弹道的速度历程,对轻气炮/火炮的设计、内弹道计算、弹道异常现象诊断分析具有重要作用。因为不同波长微波的传输特性在不同炮管中不同,不同目标的反射特性也不同,为获得最佳的测试结果,设计了两个波长的微... 详细信息

测量二级轻气炮/火炮弹丸在内弹道的速度历程,对轻气炮/火炮的设计、内弹道计算、弹道异常现象诊断分析具有重要作用。因为不同波长微波的传输特性在不同炮管中不同,不同目标的反射特性也不同,为获得最佳的测试结果,设计了两个波长的微波干涉测速系统。对二级轻气炮和高速火炮的内弹道速度进行了连续测量,并利用短时傅里叶变换与相位计算相结合的方法进行了数据处理。实验成功获取了完整的内弹道数据,所测弹丸炮口速度与光束遮断测速装置测试结果差异小于0.5%。通过对内弹道实验数据的分析,证实了二级轻气炮在某些装填条件下易出现碎弹现象。此外,首次观测到二级炮内弹道内前冲气体速度历史,可为研究高速气体的温度、压力、电离等状态提供数据支撑。

关键词：微波干涉仪二级轻气炮火炮速度测量内弹道前冲气体

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基于火光辐射的射流速度测试技术研究

兵器装备工程学报 2024年第4期45卷 128-134页

作者：李东炳张斌褚文博赵冬娥中北大学信息与通信工程学院太原030051

为了满足超高速聚能射流的测速要求,采用狭缝光阑与高速光电探测器构成被动探测模块,探测射流的自身火光辐射。测速系统以多级光阑前后排列的方式限制探测幕面的视场与厚度。分别对两级、三级光阑2种滤光模式建立了光学模型,模拟射流过... 详细信息

为了满足超高速聚能射流的测速要求,采用狭缝光阑与高速光电探测器构成被动探测模块,探测射流的自身火光辐射。测速系统以多级光阑前后排列的方式限制探测幕面的视场与厚度。分别对两级、三级光阑2种滤光模式建立了光学模型,模拟射流过靶时各级光阑的滤光性能。仿真结果表明,三级光阑可以有效衰减射流自身的强辐射,并且可以滤除探测幕范围之外的爆炸火光以及设备内的反射光,滤光效果超过99.25%。采用三级光阑逐级滤光的方法,解决了射流辐射亮度强并且伴随有杂散光导致其速度不易测试的难题。最后在外场进行射流测速试验,得到的信号波形印证了仿真结果的正确性。对过靶信号进行相关性分析处理得到射流的精确过靶时间,计算得到的射流速度为6500 m/s左右。将测得数据结果与高速摄影测速结果进行对比验证,测速系统的不确定度低于1.9%,验证了系统的可行性。

关键词：速度测量聚能射流光衰减相关分析被动测速

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单镜头天幕靶配接线阵光源探测灵敏度分析

光学技术 2022年第6期48卷 715-720页

作者：李敬李柯倪晋平段晨曦西安工业大学光电工程学院陕西西安710021 重庆嘉陵特种装备有限公司重庆400032

单镜头天幕靶配接线阵光源构成等腰三角形探测光幕,常用作室内靶道速度测量装置,探测灵敏度直接影响天幕靶测速精度。分析了该类探测光幕的构建及工作原理,考虑天幕靶光学镜头的边缘效应及照度距离衰减,建立了灵敏度计算模型,推导了弹... 详细信息

单镜头天幕靶配接线阵光源构成等腰三角形探测光幕,常用作室内靶道速度测量装置,探测灵敏度直接影响天幕靶测速精度。分析了该类探测光幕的构建及工作原理,考虑天幕靶光学镜头的边缘效应及照度距离衰减,建立了灵敏度计算模型,推导了弹丸穿过光幕时刻遮挡光源引起光通量变化量的计算公式,以弹丸穿过光轴上某处产生的光通量变化量为参考值进行归一化处理,得到探测光幕内灵敏度分布规律并进行实弹射击试验验证,文中的结论可用于指导天幕靶配接线阵光源测速系统的使用和设计。

关键词：应用光学天幕靶线阵光源速度测量探测灵敏度

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单点总压探针气动特性数值研究

热能动力工程 2022年第11期37卷 153-160页

作者：高春祥查天衡赵义祯刘高文西北工业大学动力与能源学院陕西西安710129 中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241 中国航发沈阳发动机研究所辽宁沈阳110015

为获得总压探针的气动特性,采用数值研究的方法,对3种常用规格的单点总压探针模型在不同流场中的模拟结果进行对比分析,获得了探针测量结果准确度以及探针对被测流场的影响规律。研究表明:在亚音速条件下,可以采用单点总压探针对不同方... 详细信息

为获得总压探针的气动特性,采用数值研究的方法,对3种常用规格的单点总压探针模型在不同流场中的模拟结果进行对比分析,获得了探针测量结果准确度以及探针对被测流场的影响规律。研究表明:在亚音速条件下,可以采用单点总压探针对不同方向总压进行测量,进而求得该方向的速度分量;总压探针对流场的影响只在探针下游的局部范围内,不会对探针头部的测量值产生干扰;总压探针的速度测量误差随气流马赫数和探针偏转角的增大而增大;规格为2.0 mm×0.5 mm的单点总压探针的角度特性最好,最大测量误差为6.96%(Ma=0.2,θ=45°);总压探针的存在会使被测流场的流动均匀性降低,在探针支杆后5 mm的位置,流动均匀性达到最低,为0.993,到探针支杆后15 mm处流动均匀性即可恢复到0.997。

关键词：总压探针方向总压角度特性气流马赫数速度测量

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高超声速低密度风洞FLEET测速实验研究

力学学报 2024年

作者：殷一民陈爱国李猛陈力陈爽中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所

高超声速低密度风洞试验对高超声速飞行器的气动特性研究至关重要，气流速度是其中最受关注的重要参数之一。高超声速低密度风洞流场具有流速快、密度低等特点，给速度测量带来很大挑战。常规测速技术在高超声速低密度流场中应用时局限... 详细信息

高超声速低密度风洞试验对高超声速飞行器的气动特性研究至关重要，气流速度是其中最受关注的重要参数之一。高超声速低密度风洞流场具有流速快、密度低等特点，给速度测量带来很大挑战。常规测速技术在高超声速低密度流场中应用时局限较多，而FLEET技术具有不干扰流场、无需外加示踪物等优点，且直接以风洞工作气体为示踪分子，有望在高超声速低密度流场速度测量中发挥重要作用。本文首先研究了不同压强对FLEET信号的影响，发现随着压强的降低，光丝中心宽度逐渐展宽；在低密度条件下FLEET信号仍具有较高强度，可用于流场的速度测量分析。随后在Φ0.3m高超声速低密度风洞中分别对Ma5.0和Ma16.0来流条件开展了FLEET测速实验，结果表明，随延迟时间的增加，光丝中心宽度保持展宽趋势，荧光信号强度逐渐降低；与Ma5.0相比，在Ma16.0条件下荧光信号强度衰减速率更慢、光丝中心宽度更宽。通过FLEET试验测得的Ma5.0和Ma16.0条件下，风洞来流速度与皮托管测量值的最大相对偏差分别为0.31%和0.49%，表明FLEET技术能够为高超声速、低密度稀薄流动速度测量提供有效技术手段。

关键词：飞秒激光电子激发标记测速技术高超声速低密度风洞速度测量压强飞秒光丝

基于飞秒激光电子激发标记测速技术的剪切流场速度测量

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实验流体力学 2022年第4期36卷 94-102页

作者：杨文斌陈力闫博王朝宗周江宁陈爽母金河王建新邱荣中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所绵阳621000 西南科技大学数理学院绵阳621010

流场速度测量精度会影响飞行器气动性能的预测精度,常用的基于激光技术的非接触式速度测量方法已不能完全满足流场速度高精度测量需求,飞秒激光电子激发标记(Femtosecond Laser Electronic Excitation Tagging,FLEET)测速技术有望解决... 详细信息

流场速度测量精度会影响飞行器气动性能的预测精度,常用的基于激光技术的非接触式速度测量方法已不能完全满足流场速度高精度测量需求,飞秒激光电子激发标记(Femtosecond Laser Electronic Excitation Tagging,FLEET)测速技术有望解决这一问题。利用钛蓝宝石飞秒激光器搭建了FLEET测速系统,分析了流场中的N分子在飞秒激光激发下的电子荧光光谱;基于FLEET测速系统,在射流剪切装置上开展了剪切流场速度测量实验,通过调节高速通道的流量/压力获得了不同速度分布的流场,开展了不同流场速度(30~170 m/s)下的FLEET测速实验;研究了延迟时间对流场速度测量的影响。结果表明:随着延迟时间增加,荧光图像会由于等离子体的扩散而发生弥散;FLEET荧光信号衰减会使信噪比有所降低,但不同延迟时间下得到的流场速度分布形态基本一致;FLEET技术在有效荧光寿命范围内具有足够的准确性应用于剪切流场速度测量。

关键词：飞秒激光电子激发标记剪切流场速度测量电子荧光光谱

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面向低视角场面监视的移动目标速度测量

北京航空航天大学学报 2020年第2期46卷 266-273页

作者：张天慈丁萌钱小燕左洪福南京林业大学汽车与交通工程学院南京210037 南京航空航天大学民航学院南京211106

为构建有效的机场场面视觉监视系统,提出了一种基于特征点持续跟踪与分析的移动目标速度测量方法。首先,利用场面几何特征对摄像机进行标定;然后,基于光流场对图像运动区域的特征点进行持续跟踪,在此基础上通过特征点轨迹聚类区分不同... 详细信息

为构建有效的机场场面视觉监视系统,提出了一种基于特征点持续跟踪与分析的移动目标速度测量方法。首先,利用场面几何特征对摄像机进行标定;然后,基于光流场对图像运动区域的特征点进行持续跟踪,在此基础上通过特征点轨迹聚类区分不同移动目标;最后,根据特征点高度与运动距离完成速度测量。所提方法能够利用机场场面摄像机获取的低视角单目视频图像,对移动目标的运动速度进行准确测量。基于广州白云国际机场的场面运行视频进行了仿真分析,验证了所提方法在低视角速度测量方面的可行性与优势。

关键词：机场场面监视低视角轨迹聚类速度测量标定

相关时延及频谱不对称对声学多普勒测速偏差影响

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声学学报 2021年第1期46卷 11-22页

作者：黎美琪王长红邓锴中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 北京市海洋声学装备工程技术研究中心北京100190

研究了复协方差频移估计测速下相关时延及接收信号频谱幅值不对称对声学多普勒测速偏差的影响。不考虑测速公式简化误差,复协方差频移估计测速偏差可以简化为多普勒频移测量偏差。经推导,不考虑发射信号波束开角的窄带测频无偏、宽带测... 详细信息

研究了复协方差频移估计测速下相关时延及接收信号频谱幅值不对称对声学多普勒测速偏差的影响。不考虑测速公式简化误差,复协方差频移估计测速偏差可以简化为多普勒频移测量偏差。经推导,不考虑发射信号波束开角的窄带测频无偏、宽带测频有偏;考虑波束开角的窄带测频和宽带测频均有偏。相关时延不准确且频谱不对称是该偏差的重要来源。仿真分析表明,点回波模型下,消除时延不准确或频谱不对称影响,测频偏差可趋于0。基于上述发现,建立底跟踪多普勒测速声呐的相位、幅度双重加权的椭圆网格测频模型;给出相同脉冲长度下窄带与宽带测频偏差存在差异的理论解释。利用所建宽带测频模型仿真出真实频移与估计频偏的拟合曲线,进而对实际数据进行修正,水槽实验场景速度测量相对偏差从1.14%降至0.78%,最大绝对值从2.83%降至1.83%;海试场景速度测量相对偏差从4.79%降至3.82%。

关键词：多普勒频移多普勒测速速度测量频偏测频相对偏差测量偏差协方差

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相关测速虚拟仿真实验设计

实验室研究与探索 2023年第2期42卷 242-245页

作者：王俊璞蔡萍上海交通大学电子信息与电气工程学院信息检测技术与仪器实验室上海200240

为检测技术课程实践教学的开展,用LabVIEW设计了相关测速虚拟仿真实验软件。每位学生可自行将实验软件包安装于个人计算机以完成相关测速虚拟实验。在线上教学的特殊时期,该实验可弥补课程不能进行实物实验的缺憾;在线下教学中,则可作... 详细信息

为检测技术课程实践教学的开展,用LabVIEW设计了相关测速虚拟仿真实验软件。每位学生可自行将实验软件包安装于个人计算机以完成相关测速虚拟实验。在线上教学的特殊时期,该实验可弥补课程不能进行实物实验的缺憾;在线下教学中,则可作为理论学习与实物实验之间的过渡环节,有利于全面深入地达成检测技术课程的实验教学目的。

关键词：检测技术测速虚拟仿真实验软件互相关速度测量实验教学