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原文传递一种地雷声振特性的高精度测量装置及测量方法

专利名称：	一种地雷声振特性的高精度测量装置及测量方法
摘要：	本发明是一种地雷声振特性的高精度测量装置和测量方法，包括激光测振仪、脉冲力锤、数据采集卡、模态分析仪、信号发生器、调音台、平衡器、功率放大器、扬声器、计算机和待测地雷；激光测振仪通过数据线依次连接模态分析仪、数据采集卡和计算机；脉冲力锤通过数据线连接数据采集卡；信号发生器通过数据线依次连接调音台、平衡器、功率放大器和扬声器；由数据采集卡采集力信号；由扬声器发射高强度声波；由激光测振仪采集响应信号；在模态分析仪中将采集到的时域信号变换为频域信号并得到对应点的频率响应函数；通过数据拟合和参数识别方法得出待测地雷模型的频率响应函数和各阶模态参数。本发明实现地雷声振特性的高精度、易操作的非接触测量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中国人民解放军63983部队
发明人：	王驰;段乃源;吴智强;张小青;马辉;李金辉;罗朝鹏;栾信群
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-02T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910260421.0
公开号：	CN110133098A
代理机构：	上海上大专利事务所(普通合伙)
代理人：	陆聪明
分类号：	G01N29/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	214035 江苏省无锡市梁溪区通惠西路160号
主权项：	1.一种地雷声振特性的高精度测量装置，其特征在于，包括激光测振仪(101)、脉冲力锤(102)、数据采集卡(103)、模态分析仪(104)、信号发生器(112)、调音台(113)、平衡器(114)、功率放大器(115)、扬声器(116)、计算机(105)、未埋设待测地雷(106)和埋设待测地雷(119)；所述激光测振仪(101)通过数据线依次连接所述模态分析仪(104)、所述数据采集卡(103)和所述计算机(105)，所述脉冲力锤(102)通过数据线连接所述数据采集卡(103)；所述信号发生器(112)通过数据线依次连接所述调音台(113)、所述平衡器(114)、所述功率放大器(115)和所述扬声器(116)。 2.一种地雷声振特性的高精度测量方法，采用权利要求1所述测量装置，针对于未埋设地雷，其特征在于，具体实施步骤为： (1)在与所述模态分析仪(104)通过数据线连接的所述计算机(105)中建立所述未埋设待测地雷(106)的声振模型，并对声振模型进行测试点布置； (2)调整所述激光测振仪(101)的激光发射口并对准所述未埋设待测地雷(106)的上端圆面(109)的中心位置点(107)，检测中心位置点(107)反射回所述激光测振仪(101)的激光信号； (3)根据所述未埋设待测地雷(106)中心位置点(107)与所述激光测振仪(101)的激光发射点之间的距离，调节所述激光测振仪(101)和所述模态分析仪(104)的对焦参数，保持激光处于对焦状态； (4)利用所述脉冲力锤(102)依次激励所述未埋设待测地雷(106)的上端圆面(109)和侧面(108)上的标记点，位于上端圆面(109)和侧面(108)交界处的标记点激励两次，其他各点激励一次，所述未埋设待测地雷(106)的中心位置点(107)作为参考点激励两次，共激励N次，N＝(2π/θ)[(R/x)+(H/y)]+1； (5)通过所述数据采集卡(103)采集由所述脉冲力锤(102)激励所述未埋设待测地雷(106)产生的力信号Fi(ω)，i＝1，2，3…N，并将力信号Fi(ω)数据传输到所述模态分析仪(104)和所述计算机(105)中，ω表示激励频率范围； (6)由所述激光测振仪(101)采集所述未埋设待测地雷(106)产生的响应信号Xi(ω)，i＝1，2，3…N，并将响应信号Xi(ω)数据传输到所述模态分析仪(104)和所述计算机(105)中； (7)在所述模态分析仪(104)中，经模数转换与快速傅里叶变换将采集的输入力与输出响应的时域信号变换为频域信号并保存，经所述模态分析仪(104)和所述计算机(105)处理后得到所述未埋设待测地雷(106)的各个标记点的频率响应函数hi(ω)＝Xi(ω)/Fi(ω)，i＝1，2，3…N，再通过数据拟合的方法得出所述未埋设待测地雷(106)声振模型的频率响应函数，并由参数识别法解调出所述未埋设待测地雷(106)的模态参数； (8)在所述计算机(105)中处理所述模态分析仪(104)中解调的数据，显示并记录所述未埋设待测地雷(106)在振动模式下的传递函数、模态频率及模态振型参数。 3.根据权利要求2所述的地雷声振特性的高精度测量方法，其特征在于，所述步骤(1)中对未埋设待测地雷(106)的声振模型进行测试点布置，具体步骤如下： a)以所述未埋设待测地雷(106)上端圆面(109)的直径为基准，绕圆心每次旋转θ角度，其中θ≤20°，将上端圆面(109)均匀划分为2π/θ个扇形部分； b)将所述未埋设待测地雷(106)的上端圆面(109)沿半径R均匀划分为距离间隔为R/x的圆周，其中x≥6，x为正整数； c)在所述未埋设待测地雷(106)的侧面(108)沿高度H均匀划分为距离间隔为H/y的圆周，其中y≥3，y为正整数； d)对步骤a)-c)中划分所述未埋设待测地雷(106)的交点依次进行编号，并标记出Mm个标记点，m＝1，2，3…(2π/θ)[(R/x)+(H/y)-1]+1； e)将所述未埋设待测地雷(106)的下端圆面(110)用泡沫胶水平粘合在刚性平台(111)上。 4.一种地雷声振特性的高精度测量方法，采用权利要求1所述测量装置，针对于埋设地雷，其特征在于，具体实施步骤为： (Ⅰ)将所述埋设待测地雷(119)埋设于沙土(118)中，使所述埋设待测地雷(119)上方的沙土完全覆盖所述埋设待测地雷(119)的上端圆面(120)； (Ⅱ)在所述沙土(118)表面划分网格，使划分的网格区域完全覆盖所述埋设待测地雷(119)的埋设区域，对网格的交点依次编号为In，n＝1，2，3…M，其中M≥50，在与所述模态分析仪(104)通过数据线连接的所述计算机(105)中建立与编号对应的所述埋设待测地雷(119)区域的网格模型； (Ⅲ)将所述扬声器(116)的发声端口正对所述埋设待测地雷(119)区域的中心位置点(117)； (Ⅳ)调整所述激光测振仪(101)的激光发射口并对准所述埋设待测地雷(119)的网格区域中编号为1的网格点，检测该网格点反射回所述激光测振仪(101)的激光信号； (Ⅴ)将所述信号发生器(112)发出频率为f0Hz的起始正弦波信号，通过所述调音台(113)调节声压的大小，通过所述平衡器(114)稳定信号波的强度，通过所述功率放大器(115)放大功率后发出高强度正弦声波； (Ⅵ)保持所述信号发生器(112)和所述扬声器(116)的能量输出功率参数设置不变，将所述信号发生器(112)发出的正弦声波信号频率增加1Hz，即发出正弦波信号的频率为(f0+1)Hz，利用通过数据线依次连接的所述激光测振仪(101)、所述模态分析仪(104)、所述数据采集卡(103)和所述计算机(105)测量并记录该频率声波激励下所述埋设待测地雷(119)网格区域中编号为1的测试点的振动响应信号； (Ⅶ)重复步骤(Ⅵ)的操作，测量并记录至预设频率为(f0+N)Hz时的所述埋设待测地雷(119)网格区域中编号为1的点的振动响应信号； (Ⅷ)采取与步骤(Ⅳ)-(Ⅶ)相同的操作，在所述计算机(105)中测量并记录编号为2的网格点的振动响应信号； (Ⅸ)重复步骤(Ⅷ)的操作，在所述计算机(105)中测量并记录至编号为IM的网格点的振动响应信号； (Ⅹ)在所述计算机(105)中，利用CATS Mdoal分析软件分析并得到编号为1～M的网格点在频率为f0～(f0+N)Hz下对应的振动响应幅值曲线，由曲线拟合方法得到所述埋设待测地雷(119)区域的模态指示传递函数，通过解调不同频率下对应网格点的振动幅值，在所述计算机(105)中绘制出网格模型的振动模态，经软件处理后解调出所述埋设待测地雷(119)区域的模态参数。
所属类别：	发明专利