[发明专利]实船水下爆炸强冲击环境的分频段测量方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及船舶测量技术领域，尤其是一种实船水下爆炸强冲击环境的分频段测量方法与装置。

背景技术

船舶设备的冲击环境是水下非接触实船爆炸试验最重要的测量内容，它是指舰船各系统和设备在水下爆炸冲击条件下的力学环境，是舰船各系统和设备抗冲击设计的冲击输入，同时也是舰船设备抗冲击的主要技术指标，通常用冲击谱来描述。我国非常缺乏准确的由实船水下爆炸试验实测的冲击环境数据，因此，冲击环境测量数据的可靠和完整是整个试验最重要的目标。

现有测量设备的冲击环境均采用压电式加速度传感器来测量，用加速度测量的目的是得到测量部位的运动参数。如果在设备安装基础上测量得到准确的冲击加速度，可以通过杜哈曼积分得到表征设备冲击环境的冲击谱。虽然加速度测量是国内比较成熟的测量技术，但是由于加速度计在强冲击条件下测量时存在“零漂”现象和其它技术问题，要用测量到的冲击加速度计算出合理的冲击谱存在很大的困难，通常测量冲击谱在中低频段比实际情况大得多，虽然国内外采用不同的数据处理修正方法对其进行校正、不同的测量手段（如测量速度）进行测量，但还不能较准确的得出其冲击环境。

由于加速度计的“零漂”现象，使得积分得到的速度和位移数据并不准确，直接影响冲击谱中低频段的谱值，目前国内外通过测量速度参数进行一次积分来减小位移误差，我国在“八五”和“九五”期间，曾研制过速度传感器，但是其体积庞大，重量达24kg，安装困难，且测量精度不高。俄罗斯在研究舰船冲击特性时，研制了用于冲击测试的冲击速度传感器直接测量速度，通过冲击速度的一次积分可以得到位移，大大降低了测量噪声引起的误差,但该类传感器往往会由于无法承受侧向载荷的作用而极易损坏，并导致数据丢失,同时不易安装也是该类传感器的弊病之一。因此无论采用速度传感器还是加速度传感器，在强冲击条件下得到的测量数据都很难进行校正。

冲击环境测量的难点在于宽频、大量程精确测量。以前主要采用压电加速度测量系统和机械式簧片仪测量冲击谱，然而由于压电加速度计存在“零漂”，无法准确测量实船试验条件下频率低于50Hz的冲击谱，而机械式簧片仪记录冲击谱的不确定度又比较大，测量精度很难评定，也无法测量频率低于10Hz的冲击谱，并且每次试验都要及时判读，试验效率不高。目前舰船上大量使用减振器和缓冲器来实现隐身和冲击隔离的目标，因此频率低于10Hz的冲击环境对这些设备是最重要的，需要准确的测量数据。通过对国内外现状分析，目前准确测量设备的冲击环境也是国际上公认的难题。综上所述，目前冲击环境测量手段显然不能适应实船水下爆炸试验的测量要求，必须开发新的测量校正方法。

发明内容

本申请人针对上述现有实船水下爆炸试验中，测量的冲击谱尤其在中低频段误差大的缺点，提供一种实船水下爆炸强冲击环境的分频段测量方法与装置，从而可靠地进行测量，获得准确的冲击谱。

本发明所采用的技术方案如下：

一种实船水下爆炸强冲击环境的分频段测量方法，采用不同类型的传感器进行分频段测量：对于20Hz以上的高频段，采用加装滤波器的加速度传感器测量并获得冲击谱基础曲线；对于5Hz至20Hz之间的中频段，采用簧片式应变传感器与电测簧片仪进行测量，利用所获得的中频段校正数值点对冲击谱基础曲线的中频段进行修正；对于小于5Hz的低频段，采用低频振子进行测量，并利用所获得的低频段校正数值点对冲击谱基础曲线的低频段进行修正；最终获得冲击谱修正曲线。

一种使用上述方法进行的实船水下爆炸强冲击环境的分频段测量装置，包括加装机械式滤波器的压电式加速度传感器、电测簧片仪与安装光测位移传感器的低频振子。

作为上述技术方案的进一步改进：压电式加速度传感器的上下端通过叠放的钢片、弹性体相抵在上盖与安装座之间，上盖与安装座之间，采用安装螺栓连接，安装螺栓上设置限位结构，选取合适的弹性体的硬度来调节滤波频率；通过安装座固定在基础的测量点上。

在基础测量点上固定有悬臂梁，悬臂梁上设置有应变片，应变片的输出端接入簧片仪的桥盒，通过串联设置的滤波器、放大器输入采集器，采集器通过电源/控制器集中供电并连接至计算机，每一台簧片仪设置有若干个悬臂梁，通过设置不同的悬臂梁的长度来调节不同的频率，通过不同频率的簧片响应得到其谱值。

所述低频振子的直管套筒的两端利用上端盖与下端盖进行封闭，质块通过顶部的弹簧悬吊在上端盖上，质块底部设置有光测位移传感器，质块的外周设置有滑轮与套筒的内壁相接触，套筒通过下端盖与安装基础相连。

本发明的有益效果如下：