兵器實驗學

《兵器實驗學》是2016年北京航空航天大學出版社出版的圖書，作者是孔德仁，王芳。

基本介紹

• 中文名：兵器實驗學
• 作者：孔德仁，王芳
• 出版社：北京航空航天大學出版社
• ISBN：9787512419681

內容簡介

本書針對碩士、博士研究生相關專業及從事兵器實驗工程技術人員的特點和相關課程大綱的要求，系統地介紹了測量誤差、測量不確定度的分析及處理方法、工程信號的分析基礎知識及常用信號處理方法、測量系統靜動態特性分析方法、動態誤差的含義及修正方法，系統地介紹了常見兵器動態參量的測試方法、特點及相關的處理方法，這些參量包括應力、應變、力及轉矩，動態壓力，溫度及熱通量，噪聲，位移、速度、加速度等運動參量，振動，膛口流場，彈丸姿態及密集度，材料動態參數等。

　　本書可作為武器系統與發射工程、地面武器機動工程、過程裝備與控制工程等兵器專業研究生的教科書或參考書，亦可供相關專業的研究生、教師及工程技術人員參考。

圖書目錄

第1篇　兵器測試基礎知識

第1章　兵器測試技術基礎……………………………………………………………………… 8

1．1　測量的基本方法………………………………………………………………………… 8

1．1．1　測量的分類………………………………………………………………………… 8

1．1．2　測量具有普遍科學意義的條件…………………………………………………… 9

1．2　標準量及常用量的傳遞方法…………………………………………………………… 10

1．2．1　標準量……………………………………………………………………………… 10

1．2．2　兵器測試中常用量的傳遞方法…………………………………………………… 11

1．3　測量系統………………………………………………………………………………… 13

1．3．1　測量系統的組成…………………………………………………………………… 14

1．3．2　現代測試系統……………………………………………………………………… 16

1．3．3　虛擬儀器…………………………………………………………………………… 20

1．4　測量誤差及處理………………………………………………………………………… 21

1．4．1　測量誤差…………………………………………………………………………… 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　測量誤差的合成與分配…………………………………………………………… 27

1．5　測量不確定度的評定…………………………………………………………………… 28

1．5．1　不確定度評定的基本知識………………………………………………………… 28

1．5．2　標準不確定度的A 類評定……………………………………………………… 31

1．5．3　標準不確定度的B類評定……………………………………………………… 32

1．5．4　測量不確定度的合成……………………………………………………………… 34

1．5．5　擴展不確定度的計算方法………………………………………………………… 36

第2章　工程信號及其可測性分析…………………………………………………………… 38

2．1　概　述…………………………………………………………………………………… 38

2．2　工程信號的分類………………………………………………………………………… 38

2．2．1　按信號隨時間變化的規律分類…………………………………………………… 38

2．2．2　按信號隨時間變化連續性分類…………………………………………………… 41

2．2．3　其他分類方法……………………………………………………………………… 41

2．3　周期信號頻譜與可測性………………………………………………………………… 42

2．3．1　周期信號的分解和頻譜…………………………………………………………… 42

2．3．2　周期信號的可測性分析…………………………………………………………… 48

2．4　非周期信號的頻譜分析………………………………………………………………… 51

2．4．1　時限信號的分解和頻譜…………………………………………………………… 51

2．4．2　時限信號的可測性分析…………………………………………………………… 54

2．5　隨機信號的處理及分析………………………………………………………………… 54

2．5．1　隨機信號的特徵參數……………………………………………………………… 54

2．5．2　離散隨機信號的特徵估計………………………………………………………… 58

2．6　典型激勵信號描述……………………………………………………………………… 62

2．6．1　衝激函式及其譜分析……………………………………………………………… 62

2．6．2　單位階躍信號及其譜分析………………………………………………………… 64

2．6．3　單位斜坡信號及其頻譜…………………………………………………………… 66

第3章　測量系統的基本特性………………………………………………………………… 67

3．1　概　述…………………………………………………………………………………… 67

3．1．1　測量系統的基本要求……………………………………………………………… 67

3．1．2　測量系統的線性化………………………………………………………………… 68

3．2　測量系統的靜態標定與靜態特性……………………………………………………… 69

3．2．1　靜態標定…………………………………………………………………………… 69

3．2．2　靜態特性指標……………………………………………………………………… 71

3．3　測量系統的動態特性…………………………………………………………………… 75

3．3．1　動態參數測試的特殊問題………………………………………………………… 75

3．3．2　測量系統動態特性的分析方法及主要指標……………………………………… 76

3．3．3　測量系統的數學模型……………………………………………………………… 77

3．3．4　傳遞函式…………………………………………………………………………… 77

3．3．5　頻率回響函式……………………………………………………………………… 79

3．3．6　衝激回響函式……………………………………………………………………… 80

3．4　測量系統的動態特性分析……………………………………………………………… 80

3．4．1　典型系統的頻率回響……………………………………………………………… 81

3．4．2　典型激勵的系統瞬態回響………………………………………………………… 84

3．4．3　相似原理…………………………………………………………………………… 87

3．5　測量系統無失真測試條件……………………………………………………………… 88

3．6　測量系統的動態特性參數獲取方法…………………………………………………… 89

3．6．1　階躍回響法………………………………………………………………………… 89

3．6．2　幅頻特性法………………………………………………………………………… 91

3．7　動態誤差修正…………………………………………………………………………… 91

3．7．1　頻域修正方法……………………………………………………………………… 91

3．7．2　時域修正方法……………………………………………………………………… 92

第2篇　兵器測試信號分析方法

第4章　數位訊號處理基礎…………………………………………………………………… 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　離散傅立葉變換(DFT)……………………………………………………………… 100

4．2．1　離散傅立葉級數(DFS) ………………………………………………………… 100

4．2．2　離散傅立葉變換(DFT)的定義………………………………………………… 101

4．2．3　DFT的主要性質………………………………………………………………… 101

4．2．4　DFT與z變換的關係…………………………………………………………… 102

4．3　快速傅立葉變換(FFT)……………………………………………………………… 102

4．3．1　DFT直接計算的工作量………………………………………………………… 102

4．3．2　提高DFT運算效率的思路…………………………………………………… 103

4．3．3　FFT算法………………………………………………………………………… 103

4．4　數字濾波器…………………………………………………………………………… 109

4．4．1　數字濾波器的分類……………………………………………………………… 109

4．4．2　IIR數字濾波器的設計………………………………………………………… 110

4．4．3　FIR數字濾波器的設計………………………………………………………… 112

第5章　工程測試信號處理…………………………………………………………………… 115

5．1　測試信號的表述方法………………………………………………………………… 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　回歸分析的套用………………………………………………………………… 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　功率譜分析的實現……………………………………………………………… 126

5．3．4　功率譜的套用…………………………………………………………………… 127

5．3．5　相干函式………………………………………………………………………… 129

5．4　倒頻譜技術…………………………………………………………………………… 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　倒頻譜技術的套用……………………………………………………………… 130

5．5　頻譜細化分析………………………………………………………………………… 132

5．5．1　基於復調製的FFT方法………………………………………………………… 132

5．5．2　相位補償細化方法……………………………………………………………… 135

5．5．3　頻譜細化分析的套用…………………………………………………………… 136

5．6　小波分析在測試信號中的套用……………………………………………………… 137

5．6．1　小波分析的基本原理…………………………………………………………… 137

5．6．2　小波的多解析度分析…………………………………………………………… 138

5．6．3　小波分析在信號處理中的套用………………………………………………… 139

5．7　動態補償數字濾波器………………………………………………………………… 141

5．7．1　硬體補償方法…………………………………………………………………… 143

5．7．2　軟體補償方法…………………………………………………………………… 145

5．7．3　動態補償濾波器的套用………………………………………………………… 147

第3篇　常用兵器動態參量測試方法及套用

第6章　應力、應變、力及轉矩測量技術……………………………………………………… 150

6．1　概　述………………………………………………………………………………… 150

6．2　應變測量基礎知識…………………………………………………………………… 150

6．2．1　應變片的工作原理……………………………………………………………… 150

6．2．2　應變片的貼上…………………………………………………………………… 153

6．2．3　電阻應變片的溫度誤差及補償………………………………………………… 155

6．2．4　電阻應變片的信號調理電路及應變儀………………………………………… 157

6．3　力測量………………………………………………………………………………… 164

6．3．1　常用力感測器…………………………………………………………………… 164

6．3．2　力感測器標定…………………………………………………………………… 166

6．3．3　測量實例………………………………………………………………………… 167

6．4　應變、應力測量………………………………………………………………………… 175

6．4．1　基於應變片的應變、應力測量…………………………………………………… 175

6．4．2　基於光纖Bragg光柵應變測量………………………………………………… 180

6．5　轉矩測量……………………………………………………………………………… 186

6．5．1　轉矩測量原理…………………………………………………………………… 186

6．5．2　常用轉矩感測器………………………………………………………………… 187

6．5．3　轉矩感測器標定………………………………………………………………… 189

第7章　動態壓力測量技術…………………………………………………………………… 191

7．1　概　述………………………………………………………………………………… 191

7．2　銅柱測壓法…………………………………………………………………………… 193

7．2．1　銅柱測壓法系統組成及工作原理……………………………………………… 193

7．2．2　銅柱靜態標定及靜態壓力對照表的編制……………………………………… 194

7．2．3　溫度修正方法…………………………………………………………………… 198

7．2．4　靜標體制銅柱測壓的技術要點歸納…………………………………………… 198

7．2．5　銅柱測壓法靜動差分析………………………………………………………… 199

7．3　銅球測壓法…………………………………………………………………………… 203

7．3．1　銅球測壓系統組成及工作原理………………………………………………… 203

7．3．2　準動態校準技術………………………………………………………………… 204

7．4　動態壓力電測法……………………………………………………………………… 206

7．4．1　應變式壓力感測器……………………………………………………………… 206

7．4．2　壓電式壓力感測器……………………………………………………………… 209

7．5　測壓系統的標定技術………………………………………………………………… 212

7．5．1　測壓系統的靜態標定…………………………………………………………… 212

7．5．2　測壓系統的動態標定…………………………………………………………… 212

7．5．3　感測器準靜態校準……………………………………………………………… 218

7．6　動態壓力測量的管道效應…………………………………………………………… 218

7．6．1　感測器的安裝…………………………………………………………………… 218

7．6．2　測試系統動態特性分析………………………………………………………… 218

第8章　溫度及熱通量測量技術……………………………………………………………… 221

8．1　概　述………………………………………………………………………………… 221

8．2　熱電偶測溫…………………………………………………………………………… 223

8．2．1　熱電偶測溫原理………………………………………………………………… 223

8．2．2　熱電偶的基本實驗定律………………………………………………………… 223

8．2．3　熱電偶的結構、分類及特點……………………………………………………… 225

8．2．4　熱電偶的回響方程及典型工況的測溫模型…………………………………… 228

8．2．5　熱電偶測量高速氣流溫度的技術措施………………………………………… 230

8．2．6　熱電偶動態補償方法…………………………………………………………… 231

8．2．7　火箭燃氣射流溫度分布………………………………………………………… 233

8．3　熱電阻測溫…………………………………………………………………………… 235

8．3．1　金屬絲熱電阻測溫……………………………………………………………… 235

8．3．2　熱敏電阻測溫…………………………………………………………………… 237

8．4　熱輻射測溫…………………………………………………………………………… 238

8．4．1　熱輻射原理……………………………………………………………………… 238

8．4．2　熱輻射測溫的基礎理論………………………………………………………… 239

8．4．3　常用熱輻射測溫儀表…………………………………………………………… 243

8．5　光纖測溫……………………………………………………………………………… 246

8．5．1　光纖原理………………………………………………………………………… 246

8．5．2　光纖測溫原理…………………………………………………………………… 247

8．6　熱通量測量…………………………………………………………………………… 248

8．6．1　簡　介…………………………………………………………………………… 248

8．6．2　熱通量測量技術………………………………………………………………… 249

8．6．3　Gardon熱通量感測器…………………………………………………………… 252

第9章　兵器噪聲測量技術…………………………………………………………………… 255

第10章　運動參量測量技術………………………………………………………………… 278