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專家信息 | 測試儀器技術(shù)成果系列介紹  

專家信息 :

祖 靜  教授,博士生導(dǎo)師,曾任華北工學(xué)院(現(xiàn)中北大學(xué))校長,儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科帶頭人,中國兵工學(xué)會會士、理事,IEEE高級會員,中國電子學(xué)會高級會員,享受政府特殊津貼,曾榮獲山西省勞動模范、兵器工業(yè)勞動模范、山西省科技功臣等稱號。獲獎成果有:“放入式電子測壓器(電子測壓蛋)”1991年獲國家發(fā)明二等獎(第一發(fā)明人);“彈載全彈道動態(tài)參數(shù)快速存儲測試裝置” 1995年獲國家發(fā)明三等獎(第一發(fā)明人);獲省部級科技進(jìn)步獎多項;1997年獲光華科技一等獎。是我校儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的主要創(chuàng)始人。

提出并創(chuàng)建了“存儲測試技術(shù)”的理論體系、存儲測試系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、采樣策略原理、狀態(tài)設(shè)計方法、耐惡劣環(huán)境的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)微小體積的理論與實(shí)現(xiàn),研制了為實(shí)現(xiàn)上述功能的六種ASIC,是我國存儲測試技術(shù)的奠基人,推動存儲測試技術(shù)在國防科技動態(tài)測試領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,促進(jìn)了我國的國防建設(shè)。在大量國防科技動態(tài)測試實(shí)踐的基礎(chǔ)上,提出“新概念動態(tài)測試”的理論和技術(shù)體系,為獲取武器系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)動過程中的動態(tài)參數(shù),將測試儀器系統(tǒng)的主體放置到被測體中或被測環(huán)境中,實(shí)時實(shí)況地測取被測體的動態(tài)參數(shù),儀器系統(tǒng)將承受與被測對象相同的環(huán)境力,影響儀器系統(tǒng)的特性;新概念動態(tài)測試研究在這種惡劣環(huán)境下動態(tài)測試的原理,動態(tài)測試環(huán)境因子,測試數(shù)據(jù)的置信度和特殊的校準(zhǔn)原理和技術(shù),提高存活性和可靠性的原理,以及在各種具體測試應(yīng)用中的實(shí)現(xiàn),現(xiàn)在正積極向國內(nèi)外學(xué)術(shù)界宣講和推出這個理論和技術(shù)。共培養(yǎng)20名博士生(已畢業(yè)12名)和60余名碩士研究生。

儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科在祖靜同志的帶領(lǐng)下,根據(jù)國防及工業(yè)部門的迫切需要,研究在被測體(各種機(jī)動車輛及其零部件、發(fā)射中的武器系統(tǒng)、飛行的彈丸及導(dǎo)彈、火箭、幾千米深的石油井下等)實(shí)際運(yùn)動的過程中,實(shí)時實(shí)況地測取各種動態(tài)參數(shù)的理論和技術(shù),并在以下各個方面形成了系列化產(chǎn)品。以下產(chǎn)品都在相關(guān)的武器型號及石油油井實(shí)際應(yīng)用,受到用戶的好評。

測試儀器技術(shù)成果系列介紹 :

1 火炮內(nèi)彈道測試儀器系列

1.1放入式電子測壓器

放入式電子測壓器獲國家發(fā)明二等獎,將其放入火炮膛內(nèi)可測得p-t曲線,這對于火炮、彈藥及引信的研制檢驗(yàn)具有重要的意義。現(xiàn)已制定了《放入式電子測壓器規(guī)范》國軍標(biāo),軍標(biāo)號GJB2870-97。該技術(shù)采用本室自行研制的ASIC,是替代銅柱測壓的高新技術(shù)成果。

1.2電熱化學(xué)炮膛壓測試儀

該系統(tǒng)具有存儲測試系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)和光纖實(shí)時傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn),在南京理工大學(xué)瞬態(tài)物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成功獲取了測試數(shù)據(jù),解決了電熱化學(xué)炮測量技術(shù)中最重要的關(guān)鍵技術(shù),對電熱化學(xué)炮的研制有重要意義。

1.3彈底壓力測試儀

該測試儀主要用于各類口徑火炮彈丸(最小為25mm口徑)彈底壓力-時間曲線的測試。

1.4彈上熱電池特性檢測儀

可應(yīng)用于各種小口徑子彈(包括引信)的多種動態(tài)參數(shù)測試,如彈丸加速度、角速度,彈用引信電池的電壓、電流、噪聲、內(nèi)阻及激活時間等。

2.彈丸飛行全彈道動態(tài)參數(shù)及引信響應(yīng)狀態(tài)測試儀系列

應(yīng)用于各種彈箭發(fā)射、飛行、著靶(土靶、混凝土靶、鋼板靶)過程中加速度、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、彈底應(yīng)力、飛行姿態(tài)及其它彈上參數(shù)的測試。與放入式電子測壓器共同使用,可獲得火藥燃燒規(guī)律的信息。曾獲國家發(fā)明三等獎

2.1膛內(nèi)環(huán)境激勵及引信響應(yīng)特性測試儀

本儀器可同時測量炮彈在膛內(nèi)運(yùn)動時的軸向加速度、相互垂直的兩徑向加速度、轉(zhuǎn)速等參數(shù),可同時可記錄2路引信關(guān)鍵部件的響應(yīng)特性信號,附圖為三維加速度信號及轉(zhuǎn)速信號。

2.2炮彈發(fā)射三環(huán)境動態(tài)參數(shù)及引信響應(yīng)狀態(tài)信號測試儀

本儀器可在一發(fā)射彈中,實(shí)時實(shí)況地測試記錄彈丸在膛內(nèi)、飛行和終點(diǎn)三個環(huán)境中受到的環(huán)境力(三維加速度、轉(zhuǎn)速、振動等)及引信關(guān)鍵部件的響應(yīng)信號,是研究彈丸及引信的重要技術(shù)手段。

3.   侵徹硬目標(biāo)高速撞擊過程動態(tài)參數(shù)測試儀

用于各種鉆地彈、侵徹彈等彈種侵徹混凝土、巖石、裝甲防護(hù)鋼板等硬目標(biāo)的侵徹過程參數(shù)測試。具有體積小、分辨率高、測試范圍大、抗高沖擊能力強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)。    

4.  導(dǎo)彈、炮彈、子母彈子彈飛行姿態(tài)測試儀器系列

4.1 小直徑彈無陀螺飛行姿態(tài)測試儀

用于各種小口徑彈的飛行姿態(tài)的測試,可記錄全部姿態(tài)參數(shù),回收彈丸后地面解算全程飛行姿態(tài)。無陀螺,采用多加速度計及磁強(qiáng)計結(jié)構(gòu),可消除積累誤差。

4.2高速旋轉(zhuǎn)彈彈旋基準(zhǔn)給定裝置

用于高速旋轉(zhuǎn)彈彈道飛行和機(jī)動飛行時實(shí)時給出彈旋基準(zhǔn),采用無陀螺,多加速度計及三維磁強(qiáng)計結(jié)構(gòu),裝置內(nèi)裝有DSP實(shí)時解算,精度高,不受光照、氣候、及地磁方向的影響。

5. 子母彈子彈拋撒過程動態(tài)參數(shù)測試儀器系列

5.1 子彈拋撒姿態(tài)測試儀   

用于應(yīng)用于各種導(dǎo)彈、子母彈、炮彈及普通旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動角速度、角度等的實(shí)況測試。本裝置克服了外界干擾(如煙霧、爆炸沖擊、子彈飛行等)的影響。獲得國防科技進(jìn)步二等獎。 

5.2子彈拋撒過載測試儀

本測試系統(tǒng)采用存儲測試技術(shù)解決了高速攝影在爆炸初期由于煙霧的作用無法得到子彈姿態(tài)的問題,具有體積小、抗干擾能力強(qiáng),在150,000g的高沖擊作用下依然可獲得有效的數(shù)據(jù)。用于測試遠(yuǎn)程導(dǎo)彈的子彈拋撒過程中所受橫向加速度。

6.毀傷效果測試儀器系列

6.1當(dāng)量彈靜爆沖擊波場測試儀

該測試儀可用于各種爆炸空氣沖擊波測量,能準(zhǔn)確測量沖擊波壓力場的超壓、速度、沖量、持續(xù)時間及脈寬大小。在各種武器摸底、定型、校驗(yàn)各階段的現(xiàn)場試驗(yàn)中已得到廣泛應(yīng)用。

6.2溫壓彈靜爆溫壓場測試儀

該測試儀可用于各種環(huán)境溫壓場的溫度和壓力大小及特性測量。

 

 

 

6.3導(dǎo)彈實(shí)射毀傷效果測試系統(tǒng)

采用本室研制的第四代專用集成電路HB0201、HB0202和CPLD器件、超小型BGA存儲器,將模擬適配放大器、瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集器、電源功耗控制器一起灌封在機(jī)械保護(hù)殼體中,具有體積微小、功耗低、抗高沖擊 、抗電磁干擾。用于測量實(shí)射樓體靶內(nèi)爆炸場沖擊波超壓力及墻        體的振動加速度。

7.坦克裝甲車輛動力傳動系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)測試儀系列

7.1 DT-CDCS型坦克裝甲車輛動力傳動系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)測試儀器

可用于各種機(jī)械運(yùn)動部件(如傳動軸、驅(qū)動輪、履帶板、曲軸箱體等)的工況參數(shù)(如溫度、應(yīng)力、壓力、扭矩、轉(zhuǎn)速等)的實(shí)況測試,特別適用于無法引線、空間狹窄、電磁干擾大的惡劣環(huán)境下的運(yùn)動部件實(shí)況測試。

7.2 發(fā)動機(jī)活塞應(yīng)力場、溫度場測試儀

可應(yīng)用于各種發(fā)動機(jī)活塞、連桿、缸蓋及曲軸箱體等的溫度場、應(yīng)力場實(shí)況測試。特別適用于高溫環(huán)境的動態(tài)參數(shù)測試。

7.3集散式動態(tài)參數(shù)測試儀

集散式測試系統(tǒng)采用了集散式結(jié)構(gòu),系統(tǒng)通過計算機(jī)及母板系統(tǒng)控制多個測試子系統(tǒng)(8個子系統(tǒng),每個子系統(tǒng)可測8個點(diǎn))來解決大型應(yīng)力場測試中多引線帶來的實(shí)際測試?yán)щy。適用于被測構(gòu)件較     大、測量點(diǎn)較多、各測量點(diǎn)的實(shí)時性要求高的場合。

8.   石油井下動態(tài)參數(shù)測試儀系列

8.  1 單通道石油井下電子測壓器

用于石油油井射孔,高能氣體壓裂的壓力測量,也可用于水文、水利、地質(zhì)鉆探的井下測試。具有抗干擾能力強(qiáng)、耐高溫、高壓、操作簡便、高精度等優(yōu)點(diǎn)。該項術(shù)榮獲省部級科技進(jìn)步二等獎。

8.  2四通道石油井下電子測壓器

用于石油油井射孔,高能氣體壓裂的壓力測量,以及溫度及加速度測量(NCDH4型),也可用于水文、水利、地質(zhì)鉆探的井下測試。

具有抗干擾能力強(qiáng)、耐高溫、高壓、操作簡便、高精度等優(yōu)點(diǎn)。目前已形成系列化產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于中國的玉門、大慶、中原、遼河、長慶等油田。

10.1基于Hopkinson桿的高壓傳感器動態(tài)特性準(zhǔn)δ校準(zhǔn)系統(tǒng)

用于高壓壓力傳感器動態(tài)特性的溯源性校準(zhǔn)。被校傳感器預(yù)先經(jīng)過溯源性靜態(tài)校準(zhǔn),在本系統(tǒng)上經(jīng)預(yù)充靜壓(可達(dá)800MPa),用小型空氣炮射出彈丸撞擊小型Hopkinson桿,產(chǎn)生一個微秒寬度的應(yīng)力波,通過高壓油液激勵被校傳感器(準(zhǔn)δ激勵),得到傳感器對這個應(yīng)力波脈沖的響應(yīng)信號,在頻域做出響應(yīng)信號與激勵信號的比值曲線,就得到了被校傳感器的從零頻(已靜壓溯源)起的頻率響應(yīng)特性。

技術(shù)指標(biāo):

靜壓壓力范圍:                   0~800MPa

激勵脈沖寬度:                   5~15μs

激勵脈沖幅值:                   ≥30MPa

可校準(zhǔn)頻率范圍:     0~40kHz

10.2配備雙激光差動多卜勒速度干涉儀的高沖擊加速度測試裝置高速撞擊試驗(yàn)校準(zhǔn)系統(tǒng)

采用非接觸的實(shí)驗(yàn)方法,即空氣炮、Hopkinson桿試驗(yàn)裝置配合激光速度干涉儀器,考核芯片、存儲測試電路模塊、整體測試裝置在10萬g以上的抗沖擊性能,并對加速度計進(jìn)行絕對校準(zhǔn)。

技術(shù)指標(biāo):

(1)空氣炮:

加速度幅值150000g,

脈寬:200μs

(2)Hopkinson桿

加速度幅值:200000g

10.3基于激波管的沖擊波場測試裝置響應(yīng)   特性反濾波器模型建立系統(tǒng)

用以修正沖擊波場測試裝置的動態(tài)特性,通過此系統(tǒng)的修正,測試裝置的動態(tài)誤差小于10﹪。激波管平臺壓力值范圍0.01MPa至10MPa,階躍信號上升時間小于2us。

10.4基于模擬油井的石油井下電子測壓器動態(tài)特性應(yīng)用環(huán)境下試驗(yàn)校準(zhǔn)系統(tǒng)

用于測量石油油井射孔、壓裂過程動態(tài)參數(shù)和恢復(fù)壓力測量的石油井下電子測壓器在模擬應(yīng)用環(huán)境下的校準(zhǔn)。

技術(shù)指標(biāo)

1.溫度范圍:    常溫~200℃(±5℃)

2.壓力范圍:     常壓~150MPa(表壓)

3.可模擬雙峰值脈沖壓力,兩個峰值脈

沖的間隔時間10ms~90ms可調(diào)

4.校準(zhǔn)系統(tǒng)的有效容積:

內(nèi)徑≥130mm 

有效實(shí)驗(yàn)長度≥22002000mm

10.5微小地磁扭曲高速旋轉(zhuǎn)小直徑飛行體姿態(tài)測試裝置試驗(yàn)校準(zhǔn)系統(tǒng)

用于高速旋轉(zhuǎn)飛行體測量裝置的試驗(yàn)和校準(zhǔn),可直接進(jìn)行彈旋基準(zhǔn)的試驗(yàn)和校準(zhǔn)。本系統(tǒng)采用無磁性結(jié)構(gòu),適用于具有地磁傳感器件的裝置的試驗(yàn)和校準(zhǔn)。

技術(shù)指標(biāo)

1.        俯仰角度范圍:±90º;俯仰旋轉(zhuǎn)編碼器分辨率:3600P/R(精度±0.01º)

2.        偏航角度范圍:±360º;偏航旋轉(zhuǎn)編碼器分辨率:3600P/R(精度±0.01º)

3.        X軸轉(zhuǎn)速:0~100 r/s;激光旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)發(fā)生器分辨率:1P/R(精度±0.1º)

10.6基于模擬膛壓發(fā)生器的放放入式電子測壓器動態(tài)特性應(yīng)用環(huán)境下試驗(yàn)校準(zhǔn)系統(tǒng)

主要用于火炮膛壓測試系統(tǒng)在模擬的變壓變溫環(huán)境中進(jìn)行動態(tài)校準(zhǔn),并可對高溫測試系統(tǒng)進(jìn)行特性分析,還可對火箭燃燒特性進(jìn)行試驗(yàn)分析研究

1.壓力量程:   0~800MPa

2.作用時間:   10~20 ms

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