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基于电容式壳体测压器测试系统设计

材料写作网    时间: 2020-07-05 04:27:05     阅读:

【摘要】实现了基于电容式壳体测压器的测试系统,为了实现对电路的控制、对电路编程,以430单片机为控制器核心,设计了记录测试仪。记录的数据利用红外转换为USB向上位机传输数据,通过大量实验验证了测试仪工作稳定,功耗低,适于在恶劣环境下工作。利用LABVIEW编写的上位机程序,对收到的测试数据进行处理与显示,包括滤波、平滑、频谱分析等。上位机软件稳定性高,人机交互界面友好,易于操作。

【关键词】电容式测压器;MSP430;红外;LABVIEW;滤波

1.引言

目前的火炮膛压大多采用的是压电式传感器,其存在的问题是改造后的国产压电式高压传感器的性能不够稳定,进口传感器价格昂贵,体积较大;并且压电式传感器存在着零点漂移的问题[1]。膛压--火药气体燃烧时在枪炮膛内产生的压力。它是身管发射武器设计、研制、验收中必须进行多次测量分析的重要动态参数之一。火炮最大膛压的测定,是检测火炮强度的一项重要的技术指标。因此,膛压测试技术的发展对火炮系统的发展起者举足轻重的作用[2]。而测试仪器往往需要内置于火炸药中,炮弹在发射或终点爆炸过程中火炮膛内的环境极其恶劣,因此要求测试仪器耐瞬时高温高压、抗高冲击振动、适应长时间高低温环境、能够准确测出膛压变化。本文所研究的是一种电容式的壳体测压器,壳体理论上是很好的弹性元件,以这个思想设计了以测压器的壳体作为压力敏感元件的电子测压器,实现压力传感器与壳体”体化,代替传统的压电传感器,减小了体积,又降低了成本,提高了整体性能。

2.测试原理

测压器主要机械结构由端盖、内外筒、内筒定位环、绝缘垫等组成,其中外筒由高强度壳体构成,内筒为一薄壁圆筒,如图2.1左图所示。壳体由内外筒组成,外圆筒极板半径为R,内圆筒极板半径为r,若R很接近于r,可以将它看作一个不考虑电容边缘效应的电容器,在内外圆间截取一个微圆,且外筒发生微小形变时,就可以把它看成一个平板电容器,整个电容器相当于无限个微型平行板电容器并联而成。当内筒固定不动,外筒随压力产生微小形变,内外筒之间的间距R-r变小。从而改变内外筒的距离,相当于平板电极的间距减小,从而导致其电容量的变化。

图2.1 机械结构示意图

由电容式传感器的原理式2.1可知,改变了极板间的距离可以产生微小电量。根据式1.1进一步得到关于壳体长度的计算公式1.2[3]。

(1.1)

(1.2)

C””电容改变的微小电量;L””内外筒相覆盖的长度...

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