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[硕士论文] 宋乃秋
动力工程 哈尔滨工业大学 2016(学位年度)
摘要:随着高能激光武器的逐步实战化,其在打击速度、命中率及经济性等方面的优势越来越受到各国的关注。由于高能激光武器破坏目标的瞬时性、反应的复杂性以及测试的成本高昂,使得通过实验评估激光武器的毁伤威力具有很大难度。通过数值模拟的方法对其毁伤威力进行建模仿真可以有效的掌握以及评估其攻防性能。对高能激光武器毁伤机理的研究是对其毁伤效果进行评估的基础和前提,基于对高能激光武器的毁伤机理的分析对其热、力学破坏效应进行数值模拟并进行分析。主要研究内容如下:
  建立了典型工况的瞬态一维温度场模型,通过对比解析解验证了数值解的准确性,在此基础上考虑由于相变导致热导率的变化以及熔化潜热对于温度场分布的影响,进而求解相应工况下的温度场分布情况。
  建立了表征材料熔化深度情况的位移场模型,并通过传统稳态熔化模型进行计算对比,进而给出较为准确的可以用于工程估算的简单算法,最后分析了切向气流对与位移场的影响情况。
  建立激光辐照下的圆型薄板应力场模型以及沿壁厚方向的管壳应力场模型,通过数值方法进行计算,分别就表面应力分布以及壁厚方向的应力分布就径向、轴向、环向、切向应力进行分析计算,并同对应温度下材料的许用应力进行对比,从而判断破坏的效果。
  基于高能激光武器的作战过程,将其进行模块化处理并建立相应仿真模块:武器描述模块、目标描述筛选模块、传输耗散模块、激光与目标作用模块。针对等效靶采用典型高能激光武器作战参数对其温度场、位移场、应力场进行计算,通过对影响毁伤威力的因素进行分析,对优化毁伤威力给出定量与定性分析。
[硕士论文] 叶朋峰
武器系统与运用工程 南京理工大学 2016(学位年度)
摘要:用于火箭、导弹、弹药等武器装备的橡胶密封元件具备密封性能好、可靠性高、使用寿命长等优良特性。但作为高分子材料,橡胶的主要缺点就是容易老化,随着使用时间的增加,橡胶的密封性能就会越来越低,如果不能准确预测其使用寿命,在其性能丧失之前及时维护更换,将会直接影响到武器装备的正常使用,历史上因橡胶材料失效酿成的惨剧不胜枚举,可以说密封圈密封性能的好坏直接影响了武器装备贮存寿命的长短。
  对于橡胶材料这种可靠性高、性能退化缓慢的长寿命材料,受时间和试验成本的约束,传统的寿命试验基本无法收集到足够有用的性能退化数据,从而很难建立相应的退化轨迹模型,对其使用寿命的评估造成很大的影响。
  本文以某弹用O型橡胶密封圈为研究对象,使用加速退化试验方法对其进行试验,研究了其性能参数退化规律并准确预测了其贮存寿命。在文中设计了四个不同温度条件下的恒加退化试验,并且收集了每个样品在不同的时间和不同的应力条件下的性能退化数据,采用基于性能加速退化数据的可靠性和寿命评估方法,结合阿伦尼斯加速方程,建立了相应的O型橡胶密封圈的性能退化轨迹方程,并由此计算出该O型橡胶密封圈的试验寿命在7年左右。文章中还设计了不同温度和湿度条件下的加速退化试验,试验结果表明,湿气有助于延缓橡胶材料的老化。总体而言,本文对橡胶材料的可靠度和使用寿命评估结果精度良好,达到了预期目的,可为橡胶材料的寿命评估提供有价值的参考依据。
[博士论文] 李鹏程
光学工程 重庆大学 2015(学位年度)
摘要:当今世界国际政治热点话题之一的“伊核问题(伊朗核问题)”、“朝核问题(朝鲜核试验)”,无不牵动着核扩散潜在危险这一敏感神经,这使得核武器的存在与核技术的发展所产生的一系列不确定因素严重地威胁着人类的安全与世界和平,无疑,屡屡引发了当今国际安全关系中反复涉及的一项重大政治课题—核军控核查。由此可见,能否掌握有效的核查技术手段,争得在核军控核查中平等的权力,此不仅关系到一个国家的安全利益,而且还攸关一个国家的主权。
  在诸多核军控核查方法或手段中,基于252Cf(锎)中子源驱动核部件或核材料的随机中子脉冲噪声分析法,因其是主动式测量方法,即,摒弃了被动式测量方法需要通过感应核材料或核部件的固有辐射来获取特征信息之弊端,倍受世人青睐。然而,长期以来,252Cf中子源驱动核部件或核材料的随机中子脉冲噪声分析法,则是基于传统的Nyquist采样定理进行设计的核军控核查系统,不仅硬件成本较高,而且实时性欠佳,已成为制约该技术发展与现场应用的主要瓶颈。诚然,关于现场核军控核查技术的研究工作,虽大多数是将信号分析与处理识别算法移植至嵌入式设备中,但并未从根本上降低核军控核查的成本,改善核军控核查的实时性。因此,研究核军控核查技术,如果从数据采集以及信号处理识别方法本身的新原理和新技术入手,则有可能从根本上突破上述技术瓶颈。
  有鉴于此,本论文依托国家自然科学基金项目(项目编号:61175005)和中央高校基本科研业务费资助项目(项目编号:CDJXS10120013)及国防军工项目(项目编号:GFZX02040307)等课题,研究力求追踪国外该领域的前沿,从252Cf源驱动核材料裂变的核军控核查理论、仪器及方法技术出发,突破传统的Nyquist采样定理,运用压缩感知技术和分形理论,率先在国内开展面向核军控核查的252Cf源驱动核材料裂变中子脉冲序列信号压缩感知技术研究,尤其致力于开展降低高速数据采集成本的研究,此将涉及裂变中子脉冲序列信号压缩感知重构方法、压缩降噪以及压缩信号处理等关键技术研究工作,同时,围绕核材料临界深度和浓度识别等核军控核查技术的研究,提高核军控核查技术或系统的实时性与准确性。
  论文的主要研究内容,包括:
  (1)研究了一种基于252Cf源驱动核材料裂变中子脉冲序列时间统计特征模拟方法。针对金属锎(252Cf)源驱动核材料,产生裂变中子开展核军控核查技术研究,这是一项成本极高,核辐射危害大的研究工作。为此,研究立足于核信号的统计特征,模拟产生了252Cf源驱动核材料裂变中子脉冲序列。即,在分析核信号的统计特征的基础上,采用循环移位法产生符合统计检验的高质量均匀分布随机数,运用Bernoulli试验模型,研究并分析了不同概率值p情况下,中子脉冲序列的统计特征模拟结果。借助于模拟的裂变中子脉冲序列,此可为后续章节开展基于压缩感知理论的核军控核查技术研究奠定了基础。
  (2)研究并构建了一种适合于裂变中子脉冲序列“0,1”特殊稀疏结构的压缩采样重构方法。针对裂变中子脉冲序列特殊“0,1”稀疏结构之特点,巧妙引入图论中的二分图模型,辅之于4个约束条件,构建了压缩采样观测矩阵。在此基础上,将压缩采样观测值,即校验节点分为四类,分阶段进行重构。随后,分析了观测矩阵的行权重和观测值数量对重构结果的影响,讨论了重构方法的算法复杂度及重构误差。裂变中子信号的压缩采样重构方法,不仅充分运用了其特殊的“0,1”稀疏结构,而且还获得了优于l1范数最小化方法重构结果,这对252Cf源驱动核材料的中子脉冲信号采集提供了一种新的方法。
  (3)研究了252Cf源驱动核材料裂变中子信号压缩感知降噪技术。从裂变中子信号噪声特性分析出发,在SPGL1-BPDN降噪方法的基础上,提出了EMDCSDN降噪方法。该方法充分利用了EMD分解的特点,自适应选择含噪IMF分量,使得降噪对象更有针对性,降噪范围明显缩小,从而避免了干净IMF分量压缩感知引入的重构误差,即二次噪声,有效提升了裂变中子信号的降噪效果。基于EMDCSDN的降噪方法,不仅在降噪性能上优于EMD小波阈值、小波阈值降噪和SPGL1-BPDN等降噪方法,而且使得降噪后的信号能更清楚地反映被测材料的浓度及临界深度特征,此为后续章节提高核武器/核材料识别准确率奠定了基础。
  (4)探索研究了一种基于压缩感知的核材料临界深度识别方法。针对不同临界深度下的裂变中子信号,运用分形理论直接提取压缩采样观测值的特征值,采用支持向量机对特征值进行分类识别,提出了一种CSMFSVM的核临界深度识别方法,分析并讨论了多重分形广义维数权重因子q和压缩采样比M/N对分类识别准确率的影响。CSMFSVM方法,无需重构原始信号,其采用的压缩采样分形特征提取方法,能取得与降噪小波包分解、Hilbert边际谱特征提取方法几乎相近的识别结果,甚至优于其他线性变换特征提取方法。可见,CSMFSVM不仅提高了核军控核查的实时性,而且还有效降低了采样成本,同时还获得了相当甚至优于其他特征提取方法的分类识别准确率,相关的技术方法有望应用于核临界深度的在线判读。
  (5)研究了基于压缩感知的核材料浓度识别技术。从252Cf源驱动核材料裂变中子脉冲信号自相关函数的间距出发,将压缩感知理论与KNN分类方法相结合,提出了一种基于压缩采样观测值的CSKNN分类识别方法。对于含噪的裂变中子信号样本来说,当K<20时,CSKNN方法均在较小的观测比(M/N=0.2)处收敛于较高的识别准确率。若运用EMDCSDN方法对裂变中子信号样本进行降噪处理,使得不同浓度样本的压缩采样观测值间距特征变得更加明显,这样当观测比M/N=0.05甚至更小时均能取得近似100%的正确识别概率。研究结果表明,基于CSKNN的核材料浓度识别方法,一方面有效降低了采样成本,另一方面还将改善核材料浓度识别的实时性,这对于核材料浓度识别的意义是不言而喻的,此为核材料浓度的在线分类识别提供了理论依据与技术基础。
  本论文的研究涉及中子物理学、光电探测技术、计算机技术、概率论、最优化、图论、分形理论和模式识别等,形成了一种处于多学科交叉的、新的核军控核查原理及方法技术,可有效降低数据采集成本,提升核查系统的抗干扰能力,改善核军控核查的实时性,这不仅为核不扩散条约的履行提供强有力的保障体系,而且对于遏制有关发达国家操纵核查结果,增强我国在核查领域的发言权和执行力,维护国家利益,具有重要的理论价值与现实意义。
[硕士论文] 亓刚
光学 电子科技大学 2015(学位年度)
摘要:随着激光武器在现代战争中的广泛应用,激光对抗技术也越来越受到重视。作为激光对抗技术中的重要组成部分,激光干扰已经成为对抗敌方激光制导武器袭击的重要手段。激光欺骗干扰通过转发或反射激光信号,产生具有欺骗功能的激光干扰信号,欺骗或搅乱敌方制导系统,使其得出错误的距离或者方位信息,进而达到降低激光武器系统作战效能的目的。
  激光角度欺骗干扰技术作为对抗激光半自动制导武器的有效手段,已经被广泛应用于地面武器平台上。激光角度欺骗干扰通过干扰机激光器向假目标发射干扰信号,假目标反射干扰信号,激光制导武器导引头的视场内会同时出现假目标与真目标,激光制导武器会被诱导,从而偏离预定打向真目标的方向。论文从角度欺骗干扰系统入手,分别对实现角度欺骗成功的各个条件及系统的效能进行分析,主要完成的工作为:
  1.介绍了激光制导的原理、特点,阐述了激光欺骗技术的组成。详细介绍及分析了激光角度欺骗干扰技术的原理、过程。
  2.假目标是角度欺骗干扰系统中最重要的部分。介绍了人工假目标和自然地物假目标的选取。重点研究了人工假目标的设置问题:仿真研究了地面假目标漫反射板的倾斜角与假目标和干扰机距离及干扰激光束散角的关系;对多个漫反射板假目标的布局进行研究分析仿真。对假目标放置在水面及空中的思路进行了仿真分析。
  3.具备与来袭激光信号模式相同或相关及合适功率的干扰激光是实现角度欺骗干扰系统成功的必要条件。本文简单介绍了制导激光的常见编码方式及激光编码识别技术。重点研究了对干扰激光功率的要求,根据面积大小,将假目标分为大目标跟小目标,分别研究其对干扰激光功率的大小要求。
  4.对激光角度欺骗干扰的效果检测有很多方法,一般有实弹打靶法、全过程仿真法、半实物仿真法、计算仿真法等。由于计算仿真法具有周期短、费用低、有效性高等优点,因此本文使用计算仿真法对激光角度欺骗干扰技术的效能进行研究。主要完成工作为:计算分析了激光角度欺骗干扰成功的概率以及当角度欺骗成功后,半主动激光制导武器对真目标的杀伤概率。
[硕士论文] 彭晨
电子与通信工程 西安电子科技大学 2015(学位年度)
摘要:本文以星载激光告警应用为背景,以激光武器系统的信标激光或照明激光为探测接收对象,研究星载激光告警接收技术,实现对反卫星激光武器系统的早期预警。目的是提升卫星系统激光威胁感知能力,提高我国卫星对激光武器威胁的规避及生存能力。为卫星激光告警系统的接收技术设计提供参考,并据此合理优化后续卫星激光告警系统的综合性能。
  本文首先分析了星载激光告警接收技术的主要影响因素,包括光电探测器、运算放大器及放大电路形式。分析得出了运算放大器噪声是接收电路的主要噪声源,对比了不同偏置电路和不同运算放大电路组合后的接收电路的优缺点,为星载激光告警设备接收电路设计提供参考。其次通过理论分析结合试验修正建立了光电探测器(GT101-Φ2)的电路仿真模型。理论分析了脉冲、连续激光信号共信道检测的可行性。最后通过试验验证了理论分析的正确性。
[硕士论文] 王文毅
仪器仪表工程 北京信息科技大学 2015(学位年度)
摘要:激光武器是一种快速的、高精度的指向性武器,它是通过引导激光来摧毁目标的。因此,如何快速地、精确地控制激光光束的方向是一个重要研究课题。
  论文根据对激光跟踪系统整体性能的分析,确定了伺服控制部分的设计方案,完成了激光跟踪伺服控制板的设计,并对跟踪控制算法进行了研究。
  本文的主要工作可概括为以下几个方面:
  1、对激光武器的背景、意义及发展现状进行了介绍。分析了激光跟踪系统整体的实施方案,并确定了激光跟踪系统伺服控制的组成部分。分析了光斑重心在像面上的坐标到激光扫描振镜中运动转角间的转换关系,在理论上建立了像面坐标与振镜运动转角间的变换关系。
  2、根据设计方案确定了以DSP芯片TMS320F2812为核心处理器、以激光扫描振镜JD2204为执行机构。根据功能需求扩展了外部设备,设计了激光跟踪伺服控制板的硬件电路。在DSP的软件开发平台CCS上构建了软件流程的整体框架,完成了坐标转换算法及振镜运动控制算法。
  3、搭建了激光跟踪实验系统,对激光跟踪伺服控制板、激光扫描振镜闭环控制部分及激光跟踪整体系统进行了测试。测试结果表明,设计的激光跟踪伺服控制板及闭环控制部分输出信号正常,可实现坐标转换和运动协议转换功能。在对整体激光跟踪效果的测试中,取得了良好的表现,转动角度的控制精度在20″。
[硕士论文] 贺海
机械电子工程 南京理工大学 2015(学位年度)
摘要:随着电工电子技术的迅速发展,军用电子系统也由综合化向集成化发展,战场指挥系统、通讯系统以及武器监控系统等也逐渐实现了数字化、信息化和智能化,这也提高了战场上武器系统的整体效能。现代战争是信息化的战争,战场上信息网中的任何一个节点的破坏都有可能导致通讯、指挥、控制系统的瘫痪。针对战场上电子系统的脆弱性,各国在开始发展常规电磁脉冲武器。为了评估常规电磁脉冲弹的毁伤效能,需要对常规电磁脉冲弹调试试验时的强电磁场进行测量。
  本文分析了常规电磁脉冲弹测试近场区电磁场的分布特点以及近场区磁场测量的特点;研究了磁场传感器的测量原理并分析了磁场传感器参数对磁场测量特性的影响;设计研发了一套光纤信号传输系统,并对光发射机的屏蔽效能进行分析。介绍了磁场测量系统的设计原理以及各部分的组成,重点研究了磁场传感器的测量原理、幅频特性以及负载电阻对磁场传感器性能的影响,设计了电光转换电路以及光电转换电路,并通过实验对该磁场测量系统进行测试试验以及标定。
  本文主要基于法拉第电磁感应定律,应用光纤传输技术,设计制造一套频带宽、测量动态范围大、ns级响应的脉冲磁场测量系统。经过电磁脉冲模拟器的测试,测得系统有效带宽为10k~100MHz,灵敏度为44.73V/T,测量动态范围为17.8A/m~1780A/m。
[博士论文] 王晖
机械电子工程 南京理工大学 2014(学位年度)
摘要:超近程主动防护系统是一个全新的武器系统,它被用于定点防护重要防护工程口部。它可以分层拦截对来袭的精确制导武器,弥补现有武器装备在超近程、超低空拦截高速飞行目标能力上的不足。第一层多联装火箭子母弹系统是一种低成本的火力系统,其核心技术是最佳空间撤布控制技术,它与第二层的更低防卫区域火力系统形成一个完整的连续防卫区域,以填补超近程防空区域无防护措施的空白。面对发展新型超近程主动防护系统的必要性和迫切性,为了降低未来型号研制的风险,缩短研制周期,节约研制经费,在开展系统型号之前,必须预先研究超近程主动防护系统火箭子母弹引信关键技术,重点解决其安全系统的核心问题,以确保将来系统研制的顺利进行。为此,本论文根据超近程主动防护系统的军事需求,以多联装火箭子母弹引信为研究对象,重点开展母弹引信安全系统关键技术研究,对提高防护工程等重要军事目标的抗精确制导武器打击能力具有十分重要的军事意义。
  首先,针对超近程主动防护系统火箭子母弹母弹引信安全系统存在冗余解除保险可利用环境少和开舱作用时间难以控制的关键问题,系统分析了母弹引信安全系统的时序、结构特点,得出了母弹引信安全系统解除保险安全距离、母弹开舱点、延期解除保险距离的极限指标。然后,基于子弹群中心命中目标,进行了固定发射机和改变发射时机的母弹最佳射角、方向角下的最佳开舱作用时间的优化计算,得出了最佳射击条件下的开舱时间,为延期解除保险时间的确定提供了依据。在此基础上,提出了适应超近程主动防护系统火箭母弹引信的安全系统新方案,以及复合式惯性制动后坐保险、燃气动力延期解除保险两个冗余解除保险技术。
  从考虑勤务处理安全性、发射时作用可靠性和对解除保险环境信息感知灵敏度方面,分析了制动后坐保险机构摩擦系数的影响。采用二维数值计算方法预测了复合式惯性制动后坐保险动力学特性,基于三维实体模型的仿真验证了其平时安全性和发射时解除保险作用可靠性。仿真和射击试验结果表明,与传统后坐保险机构相比,复合式碰撞制动后坐保险机构的稳定性、安全性更好,且工艺易保证。
  根据固体火箭发动机燃气压力快速骤升、稳定持续和骤降变化的特点,提出了应用于超近程主动防护系统火箭子母弹母弹引信安全系统的另一个解除保险技术,即燃气动力延期解除保险技术,解决了发动机喷口燃气推力大、启动时冲击大情况下活塞运动不稳定、开关动作易抖动的关键问题。利用电子延时器的设计柔性、普适性等优点,结合燃气动力活塞式解保开关能准确捕捉内弹道起点的特点,按节流孔减压、调节原理,设计了一种控制电子延期保险电路、电源、电火工品的多功能燃气动力控制开关。其创新之处,在于依靠一个刚性活塞零件的运动,实现了电路保险与解除保险、电源接电的“常开”作用;电路或电火工品短路的“常闭”作用。由缓冲盂结构的两个串联压力调节腔感知高压燃气,腔气体压力作适当节流降压、调节后使得启动开关的冲量稳定,保证了开关的动作可靠;采用切断销实现平时保险,受预先设计的燃气压力阈值控制。在火箭发动机压力的快速上升段启动所有开关,保证了勤务处理和非正常发射时安全性,也确保了在出炮口前给炮口感应装定电路、引信电路供电等。该装置无预压弹簧元件,结构简单且易于长期储存。
  采用N-S方程和k-ε湍流模型,将喷口作为计算边界,根据某型火箭发动机压力测试曲线,数值计算燃气射流作用下,缓冲盂压力调节结构气室流场,观察其输出压力稳定性,预测了保险开关的燃气压力调节特性。通过气室流动的数值计算、静动态试验验证,结果表明,燃气动力活塞式解除保险开关在燃气压力变化的情况下,启动快,具有压力调节鲁棒性,活塞运动稳定,保证了开关接通、断开不抖动,延期保险电路的电学性能好。
  采用高精度可编程电子计时和炮口感应装定开舱作用时间技术,严格控制计时起点,以减小内弹道弹丸运动不稳定带来的时间误差,保证了在超近程作战情况下,母弹引信开舱点精度。设计了超近程主动防护系统火箭子母弹引信的炮口感应装定装置,与高精度数字式电子定时器和燃气动力活塞式解除保险开关形成母弹引信的可编程电子计时系统,可以实时控制电源接电、延期解除保险和定时开舱的各个作用节点。提出了分布式引信电路抗干扰设计原则,采用单点串并联混合接地措施,提高了感应电路、延时电路、起爆电路的抗干扰性和作用可靠性。
  在理论研究的基础上,研制了母弹引信原型样机,进行了炮口感应装定、解除保险的联动射击试验。结果表明,母弹引信感应装定开舱作用时间正确,引信可靠解除保险,燃气动力活塞式解除保险开关密闭性良好,剪断销剪断可靠,接电开关和短路开关动作正确、接触稳定可靠。通过回收试验验证了母弹引信实现精确开舱的功能。
[硕士论文] 赵杨
动力工程及工程热物理 哈尔滨工业大学 2014(学位年度)
摘要:高超声速飞行器作为当今世界主要大国竞相研制的新型飞行器,具有极为重要的经济价值及军用价值。随着超燃冲压等推进技术的日益发展,飞行器的飞行马赫数大幅提升,伴随而来的则是工作环境更加恶劣。尤其是飞行器舵翼处,在长时间的极端气动热载荷作用下,机体材料的温度显著升高,进一步提高飞行速度,极易引起“飞行热走廊”的限制。
  ABL机载激光武器作为高功率激光武器的代表,是当今美国重点研制的一种新概念武器。高功率激光辐照材料所造成的毁伤主要包括热破坏、力学破坏以及辐射破坏三个方面,直接表征烧蚀特性的参数是激光对材料造成的热力效应。
  光子晶体结构因其组成材料具有低导热系数,同时结构本身产生的光能禁带可有效的反射电磁波能量,因而,在热防护领域成为了一种新兴的研究热点。
  本文以某型高超声速飞行器的舵翼结构在6Ma下飞行过程,以及ABL机载激光武器的典型作战过程为目标工况。以光子晶体结构为热防护材料,分别对有无光子晶体防护结构条件下,两种工况的温度场、应力场等关键参数进行了计算和分析。其中,高超声速飞行器舵翼结构气动加热过程的计算过程采用数值模拟软件进行;ABL机载激光武器系统的典型作战过程,则通过构建 ABL仿真系统设计框架与算法流程,开发出一套虚拟仿真系统进行研究。结合两种典型工况下光子晶体结构的防护效果,提出了两大类共5种优化方案,对光子晶体防护结构的热防护性能进行优化设计。
  研究结果表明,光子晶体结构组成材料的导热系数低这一特性,是其对激光辐照具有较好防护性能的主要因素;光子晶体结构本身产生的光能禁带,则是其对于高超声速气动加热具有良好防护性能的关键因素。
  同时,研究结果表明,给定工况后,采用所提出的5种优化方案进行光子晶体结构的设计,可以很大程度的使光子晶体结构的防护性能得到优化。
[硕士论文] 孟祥才
机械电子工程 东南大学 2014(学位年度)
摘要:电磁脉冲对现代兵器有着不可低估的破坏作用,对武器装备和指挥系统加装有效的电磁脉冲防护对现代军事发展有重要意义,准确评价电磁脉冲防护器件或模块的防护性能有助于合理选择相应的防护器件,提高武器装备的抗电磁脉冲能力。因此,本文研制了基于脉冲电流直接注入法原理的电磁脉冲防护器件性能测试系统,用于电磁脉冲防护器件响应特性的测试。
  本文首先分析了国内外标准以及相关文献中电磁脉冲防护器件的性能测试技术,按测试原理的不同可分为脉冲电流耦合注入法和脉冲电流直接注入法两种测试技术。本文概述分析了电磁环境中存在的电磁脉冲,并从时域和频域特征上做了对比。本文还对电磁脉冲防护器件及其脉冲防护性能评价参数做了详细介绍,不同类型的防护器件性能参数不同。最后本文构建了电磁脉冲防护器件性能测试系统,研制了3dB带宽为1GHz的微带线和同轴线两种型式的测试夹具和分压比374、3dB带宽为800MHz的分压器。本文运用该系统测试了气体放电管、压敏电阻以及瞬态抑制二极管的响应特性。试验测试结果表明,注入电压的幅值和脉冲宽度影响气体放电管的响应特性,压敏电阻和瞬态抑制二极管的响应特性只与注入电压的幅值有关;在相同测试条件下,不同型号的防护器件响应特性也不同。
  本文测得的电磁脉冲防护器件的响应特性符合一般规律,表明脉冲电流直接注入法可用于电磁脉冲防护器件的性能测试。
[硕士论文] 李俊杰
核能科学与工程 中国工程物理研究院 2014(学位年度)
摘要:核武器采用钚或高浓铀两种裂变材料,武器拆卸后对这两种材料的测量是核查技术研究的重点。国内外已对钚材料开展过全面深入的研究,当前,铀部件的测量是核查技术研究的热点与难点问题。其中,浓缩度是铀材料最基本的属性,一直是核查最关注的对象之一;而浓缩铀的年龄可以给出一些历史信息,能够判断该材料是否为指定型号批次的武器,也受到越来越多的关注。
  通过对核材料的特征γ射线谱进行分析一直是最常用的无损分析方法。这种分析方法中,铀的浓缩度是通过234U、235U、238U三种同位素的活度比关系得到的,而铀年龄是利用子母核的活度比随时间的变化关系确定的。可见,不同核素的活度比测量是浓缩度和年龄分析的关键,而活度比的测量中最大的影响因素就是探测效率比值的确定。为了得到所需射线的探测效率比值,本论文分别采用了绝对效率法和相对效率法两种分析方法。
  首先采用Geant4程序包开展了铀部件模拟,获得了相应特征射线的绝对探测效率,并结合实测能谱数据给出了浓缩度结果,与参考值符合较好。
  本论文着重开展了完全基于实验的相对效率分析方法研究。浓缩度测量方面主要基于PC/FRAM软件开展研究,重点对两个自带的铀分析参数“Uhienr.pst”和“Uloenr.pst”进行了细致的研究。最终给出了适用于高浓缩铀部件分析的优化参数,采用此参数分析时无需考虑本底干扰,能够较快的给出可靠的浓缩度结果。
  本论文还开展了铀部件年龄的测量研究。首先对U-Bi法开展了实验研究,该方法主要利用效率曲线法分析获得所需的活度比信息,结合实验具体情况,分析了这种方法的优缺点。针对U-Bi法中存在相对效率拟合精度差问题,提出了相近效率法的分析思路,选用了227Th和235U这对子母核,并对一4kg的高浓铀部件进行了测量,分析给出的铀年龄结果为50.5年,这与该部件的参考年龄接近。
  通过本论文的研究,初步解决了铀部件的浓缩度和年龄测量问题。取得的主要成果在于首次提出了一种新的浓缩铀年龄无损测量方法—227Th-235U分析方法,该方法只需对230keV~245keV这一很窄的能段进行分析,同时分析选用的特征射线不存在天然本底干扰问题,相对U-Bi法具有快速、准确的优点。
[硕士论文] 陈跃
机械电子工程 西安电子科技大学 2014(学位年度)
摘要:在未来复杂多变的战场上,如何最大限度提高现有装备的生存能力,特别是提高高精尖武器和“杀手锏”武器在运输过程中的生存能力是我军亟待解决的问题。本文的主要目的是针对特种装备运输方舱进行防核技术改造研究,具有很强的工程应用背景。
  本文首先介绍了核武器的发展概况和第四代核武器的研制情况,分析了传统核武器的爆炸毁伤效应,特别是对高空核电磁脉冲(HEMP)的产生机理和波形特征进行了研究分析,并研究了地面附近的高空核爆电磁脉冲环境。其次,运用CST仿真软件对运输方舱的电磁脉冲孔缝耦合和线缆耦合进行了仿真分析,然后根据方舱的电磁脉冲耦合情况,对方舱壁板、舱门、通风窗、转接板和空调孔等部件进行屏蔽设计,对进出线缆进行滤波设计,并对方舱壁板进行防爆防火改造研究。最后对改造后的运输方舱进行屏蔽效能测试验证和评估,主要对相关泄漏耦合结构进行针对性测试,评估改造效果。
  本文提出的运输方舱的防核技术应用广泛,可用于指挥方舱、维修方舱、雷达方舱等多种军用方舱中。
[硕士论文] 孟秉林
测试计量技术及仪器 中北大学 2014(学位年度)
摘要:国际恐怖活动、民族极端分裂主义、暴力犯罪等非传统安全问题日益成为我国构建社会主义和谐社会的重要挑战。非致命武器作为一种软杀伤、低破坏性的人道主义武器获得了广泛的发展。次声波是指频率低于20Hz的声波,由于人体许多内脏器官的共振频率也处于这一频段,所以当一定强度的次声波作用于人体时,人就会产生不适感甚至丧失抵抗能力。次声波武器就是利用这一原理制成的非致命性武器。次声波武器因其独特的优点获得了各国军队和警方的高度重视。
  本文研究的是尚在探索中的小型便携式现场可控次声非致命武器的关键技术之一。该非致命武器采用一系列次声波相互干涉以达到定向传播的目的,为解决现场可控非致命效果的特殊需求,对“相干的次声频率段电信号源”展开研究。DDS(Direct Digital Frequency Synthesis:直接数字频率合成)技术是一种全数字化的频率合成技术。DDS技术可以较好的实现现场可控非致命次声武器所需的相干多路的实时可控电信号源。
  通过对探索中现场可控次声非致命武器工作原理的分析,根据信号源激励压电式次声相控阵列而产生相互干涉声波的目的,总结了其对信号源的特殊要求。在分析比较了与其相关的技术的基础上,最终选择了以FPGA搭载适当外围电路的方式实现DDS系统。在此基础上,进行了Verilog程序开发、设计、制作了相干的次声频率段电信号源。该信号源信号源是3路彼此间具有可调相位差的次声频段信号源,从技术上易于扩充为更多的通道;该信号源是可控的,幅度可控、相位差可控;并且该信号源体积小、功耗低。研究中还设计了多路滤波器,并对DDS系统的信号源输出的频谱特征展开研究,进行了误差分析,为进一步提高精度奠定了基础。最后对预期设想通过仿真和试验测试进行了验证。
[硕士论文] 常项项
光学 电子科技大学 2013(学位年度)
摘要:激光是上世纪六十年代问世的一种新型光源,有着诸多的优点,例如亮度高、单色性好、相干性好。到七十年代激光开始被运用在军事上,七十年代中期出现了精确制导武器、精确制导炸弹和灵巧武器的概念。当时主要指的是美国的激光制导炸弹、电视制导导弹、有线制导反坦克导弹等,这些武器具有极高的命中精度。些武器具有极高的命中精度,在海湾战争和科索沃战争中,精确制导武器开创了另一个战争时代,让人们对未来战争有了一个全新的概念。
  激光制导的原理:用激光器发射激光束来照射目标时,装在弹体上的激光接收装置则接收照射的激光信号或目标反射的激光信号,由制导系统算出弹体偏离照射或反射激光束的程度,不断调整飞行轨迹,使战斗部沿着照射或反射激光前进,最终命中目标。
  激光制导武器的广泛应用,特别是二战之后发挥了极大的作用。激光制导武器的应用也大大推动了激光干扰技术的发展,激光干扰的原理就是通过使用有源或者无源技术措施,对敌方的光电设备进行欺骗或压制,达到降低敌方制导武器精确度的目的。换言之,激光干扰就是用发射或转发激光以欺骗或压制敌方光电设备或遮挡、消弱敌方光电信号造成假象,诱骗敌方进攻武器到其他方向,使其失去攻击目标。
  激光干扰技术有源干扰和无源干扰两类,本文的主要工作就是研究:
  1.简要概括了无源干扰中的烟幕干扰、烟幕的基本知识,分析烟幕的产生、干扰原理,详细推导了粒子的衰减因子和散射因子,仿真消光因子与波长、复折射率实部虚部、以及粒子半径的关系。
  2.针对1.06μm和10.6μm波长的激光,分析了石墨和炭黑两种粒子对其消光特性,仿真显示在粒子半径变化时,两种粒子的质量消光系数的变化规律;讨论由上面两种粒子组成的烟幕的透过率与烟幕厚度、烟幕浓度的变化规律。
  3.分析有源干扰的原理,针对激光制导中使用的四象限探测器进行分析,最后针对四象限探测器上如何区别真假光斑提出一种算法,并验证该算法的准确性。
[硕士论文] 王伟
电子与通信工程 电子科技大学 2013(学位年度)
摘要:随着科学技术的不断进步,电磁脉冲武器的研制,通信系统、电子系统的不断升级,人工电磁场所使用的频带范围不断的拓宽,强度也越来越大,使得电磁环境越来越复杂。核武器爆炸产生的核电磁脉冲是破坏力及其巨大的一种人为产生的电磁脉冲,它能够对防护不够完善的各类通信、电子和电气系统产生极大的破坏力,甚至使其彻底瘫痪。因此,对核电磁脉冲的耦合研究,一直是电磁环境效应研究当中一个热门的话题。本文从这一点出发,研究了核电磁脉冲对电缆和孔缝的耦合规律。
  在对核电磁脉冲与传输线电缆的耦合问题上,是应用传输线理论来求解的。采用了 Agrawal计算模型,建立了电缆的传输线等效模型,将入射波在传输线电缆上感应出的电压与电流等效为电缆上的分布源,得出了电缆终端的感应电流和电压表达式,通过数值计算,并利用Matlab仿真软件,得出了传输线电缆在不同高度、长度,以及不同的传输线电缆半径,场在不同入射仰望角的入射以及不同的大地介电常数和电导率的情况下的感应电流,以此为基础讨论并总结了核电磁脉冲对传输线电缆的耦合规律。
  在对核电磁脉冲与孔缝的耦合研究当中,采用了电磁拓扑的方法来分析问题。在研究了电磁拓扑理论的基础上,建立了孔缝耦合的电磁拓扑模型,分析了电磁交互过程。接着推导了BLT方程,并利用BLT方程来求解孔的耦合问题。由于计算的需要,研究了孔缝的等效偶极子源,分析了小孔的远场、近场的特性,得出了小孔的等效场表达式。然后通过数值计算和Matlab仿真软件,得出了在不同孔半径,不同的传输线与孔缝的距离,以此为基础讨论并总结了核电磁脉冲对孔缝的耦合规律。最后以分析孔缝的电磁防护措施为目的,例举了XFDTD软件在此方面的运用。
[硕士论文] 王露露
机械电子工程 中北大学 2013(学位年度)
摘要:火灾消防作为一个共性的难题已经越来越受到世界各国的重视,针对火灾扑救工作,灭火弹是一种有效的灭火设备,目前,世界各国在该领域加大投入并研制出一系列相关产品。本课题研究一种基于C8051F310单片机的灭火弹智能引爆控制系统,灭火弹通过迫击炮发射,进入火场后探测温度信息、红外信息和烟雾信息等情况,智能起爆灭火弹,实现灭火剂在火场上空弥散,达到较好的灭火效果。
  本文介绍了国内外灭火弹的发展现状,针对灭火弹触发方式上存在的问题,提出了灭火弹智能起爆控制系统的总体方案设计。系统分三大功能模块进行设计研究,首先,完成了火场信息探测模块的设计,通过温度传感器、火焰传感器和烟雾传感器的合理选择,并对其分别进行外围器件的搭建,构成系统前端信息探测模块;其次,选用C8051F310单片机作为信息采集模块的核心元件,使用单片机内置的AD转换器对前端探测到的三路模拟信号进行采集处理,对此模块进行了硬件与软件设计;最后,选用可控硅作为执行级开关,通过外围器件的搭建完成了执行级模块的硬件设计,根据执行级电路触发的机理完成了软件设计。基于以上模块,完成了系统整体硬件电路设计,对起爆控制系统进行了模块调试试验和系统总体静态调试试验,并对各试验采集到的数据和试验现象进行了分析。
[硕士论文] 胡根
核技术及应用 中国工程物理研究院 2011(学位年度)
摘要:在核裁军过程中,核弹头的探测是对核裁军条约执行情况进行核查的重要内容。因为弹芯的结构涉及到核武器的设计机密,在对核武器的类型或拆卸的核材料进行核查时,不允许将其取出进行直接测量,因此如何确定密封容器中核材料的属性就成了军控核查中的重要环节,无损测量技术也就由此发展而来。
  铀是核武器重要的核材料,但由于其放射性比较弱,自发裂变中子发射率较低,通常来说,被动法难以测量,只能采用主动方法进行探测才更为有效。因此,铀部件及其属性的测量一直是军控核查技术中的一个难点。
  铀部件的属性虽然目前仍没有明确的定义,但是质量与浓缩度毫无疑问是铀部件最为重要的两个属性,铀部件质量的无损测量技术的研究,在军控核查中有着重要的意义。目前,对铀材料质量的探测方法主要有四种:时间关联符合法、主动缓发中子法、中子多重性测量分析法以及本论文所研究的有源符合中子法。有源符合中子法是通过外源中子诱发可裂变核素发生裂变,测量裂变中子的符合计数,从而确定核材料的含量。
  本论文的研究是通过有源符合中子法对贫化铀部件进行测量,寻求符合中子计数率与贫化铀部件的质量之间的关系。采用由62根3He计数管构成的井型符合中子探测器,选取Am-Be源作为诱发裂变的外中子源,通过屏蔽体的设计与优化减小了偶然符合计数对真符合计数的影响。实验测得的符合中子计数率与贫化铀部件质量存在着一定的线性关系,在中子源距离贫化铀部件132cm的距离条件下,线性拟合质量与标称质量的最大偏差为7.34%,主要形状影响因素为部件的外径。此外,依靠本实验的探测设备,还成功的进行了被动法测量,且由于消除了外径因素的影响,与主动测量结果相比线性更好,拟合质量最大偏差仅为4.05%,证明了对于贫化铀部件被动法测量同样可行。
  本论文之后也在同样的条件下进行了高浓铀部件的主动法测量,证明了本论文中搭建的实验系统也兼具了对高浓铀部件质量的测量能力。而对于高浓铀,符合中子计数率与其质量近似成指数关系,拟合质量最大偏差为12.16%,且部件的厚度成为了更大的影响因素。
[博士论文] 郭立东
导航、制导与控制 哈尔滨工程大学 2011(学位年度)
摘要:舰载激光武器系统与一般的光电跟踪系统不同,它不仅要求能在规定的视场内快速稳定地跟踪目标,而且要求能将激光光束锁定在目标的某一点上,持续辐照一定时间,这就要求跟踪精度达到角秒级。舰载激光武器系统要克服舰船摇摆的影响,一般的单稳定平台结构由于摩擦力矩、机械谐振、大转动惯量等因素很难达到这样的跟踪精度。
   本文首先针对舰载激光武器高跟踪精度和存在舰船摇摆干扰的特点,提出了粗、精组合的双平台结构。粗平台为捷联式三轴常平架结构,通过控制器将舰船惯导系统提供的舰船姿态角经过坐标变换转变为粗平台三个轴上的等效运动,然后利用粗平台的稳定系统控制粗平台朝相反的方向转动,实现粗平台相对地理坐标系的稳定。精平台安装在粗平台上,粗平台为精平台提供一个相对稳定的基座。对于舰载激光武器系统来说,如果要以角秒级精度快速稳定地跟踪运动目标,首先要保证光电跟踪仪器瞄准线的稳定,即视轴的稳定。同时跟踪架承担了全部的跟踪、扫瞄设备,很难以灵敏的反应速度跟踪目标。因此,精平台设计成宏微复合控制结构。宏控制系统为方位、俯仰两轴常平架结构,实现快速粗跟踪,同时隔离粗平台的剩余摇摆误差,稳定光电系统的视轴。微控制系统为光路中的快速反射镜系统,以低惯量保证高精度跟踪。
   其次,根据粗平台的结构特点,建立了粗平台的状态空间模型。从粗平台的状态空间模型可以发现,该模型是严反馈的、状态可检测的。影响粗平台稳定精度的主要因素是系统的非线性摩擦力矩,而滑模控制可以很好地解决非线性问题,但是摩擦力矩干扰是不匹配的,无法直接进行滑模控制器设计。同时作为稳定平台驱动元件的电机,参数也不是一成不变的。为了克服这个缺点设计了基于PID滑模面的自适应滑模控制器,并给出了闭环系统的稳定性分析。
   然后,建立了宏控制系统的模型,该模型主要由内环视轴稳定回路和外环光电跟踪回路组成。由于光电跟踪回路的误差检测元件宏跟踪器存在20ms的脱靶量时滞,该时滞会造成系统相位裕度的降低,从而导致系统超调量的增加,甚至使系统振荡,最终导致系统的不稳定。针对宏控制系统脱靶量时滞和高精度跟踪问题,提出了基于Kalman预报的跟踪控制方法。基于Kalman预报的跟踪控制分为两部分:Kalman预报器的设计和视轴稳定控制系统的设计。为了解决脱靶量时滞对系统的影响,提出了Kalman预报器的预报滤波方法,提高了系统的预报精度。针对视轴稳定系统中的摩擦力矩干扰不匹配问题以及状态变量之间没有直接的微分关系的特点,提出了基于神经网络Backstepping控制方法,提高了视轴稳定系统的跟踪精度。
   最后,建立了微控制系统的数学模型,针对快速反射镜驱动器PZT的迟滞以及不匹配问题,将动态面控制方法应用于微控制系统,并进行了稳定性分析。同时给出了舰载激光武器稳定控制系统的仿真,结果表明,采用粗、精组合的稳定技术及精平台的宏微复合控制技术后,有效地隔离了舰船摇摆,达到了角秒级的跟踪精度。
[硕士论文] 王冰
粒子物理与原子核物理 中国工程物理研究院 2008(学位年度)
摘要:随着核裁军进程的不断推进,确认需要销毁的核武器与规定的核武器类型的一致性,将是我们面临的一项重要工作。深入研究军控核查技术是对我国参与未来核裁军核查进行技术储备,涉及到国家重大安全利益。
  鉴于核武器不同于常规武器的特殊性,自发衰变的特征γ射线能够反映不同类型武器的特点,使得基于钚部件特征γ谱的模板测量技术成为可能。
  基于钚部件特征γ谱的模板测量技术是指针对钚部件核武器而言,依托核武器的“γ谱特征指纹”特征数据集建立某类型核武器的模板,通过对被测物项与模板相同参量的测量数据和模板数据的相似性程度比对,判断是否为同一类型。
  基于钚部件特征γ谱模板测量技术重点解决了模板构型创建、特征数据提取、匹配算法建立几个方面的问题。
  1、采用成分匹配、结构匹配两步匹配方式构建了模板测量技术方法,推荐了具体模板测量方法的流程,有效简化了特征γ谱分析的难度,提高了匹配计算的有效性和可靠性。
  2、通过对核武器全能γ谱的分析,模板特征数据集采用特征子能区的计数,每个特征子能区包含一个特征能峰,反映了核材料的某种属性。
  3、分析给出了最能反映成分变化的2条和结构变化的7条特征线,分别作为成分匹配和结构匹配的特征数据集建立的基础。
  最终,通过对假想模型的比对计算,理论上验证了基于钚部件特征γ谱的核弹头模板技术的可行性。
[硕士论文] 罗驰
光学 电子科技大学 2008(学位年度)
摘要:近年来,光电制导武器例如激光制导炸弹、导弹等以其高精度和高命中率在现代战场上被广泛的使用,对我方重要设施构成了严重的威胁。为了对抗这些高精度高命中率的光电武器,一种十分有效的手段就是利用强激光武器去软杀伤或硬破坏上述光电武器的光学系统和光电传感器。如何精确定位光电制导武器的光学系统是首要解决的问题,但是例如雷达、红外技术等传统的方法满足不了导引所需要的高精度要求,而利用这些光学系统本身的“猫眼效应”特性在CCD探测器上所成的像去精确定位目标最为理想。基于“猫眼效应”的精确导引系统正是利用这一思想对远距离处的光电武器装备的光学系统或光电传感器精确定位,实现对强激光束的导引。
  本文的主要工作如下:
  1、介绍了基于“猫眼效应”的精确导引系统,分析了系统中各个功能模块的功能以及要求,并对整个系统的工作流程给予了阐述。
  2、针对猫眼回波图像的特点,通过分析、比较几种对猫眼回波图像中的猫眼光斑的跟踪算法,选取了质心算法作为对猫眼光斑的跟踪算法。然后利用MATLAB对猫眼回波图像序列进行了跟踪算法仿真,为精确导引系统中视频取差器对猫眼光斑的跟踪算法提供了理论依据和仿真验证。
  3、根据精确导引系统中其他功能模块的功能及需求,设计了精确导引系统中的微伺服控制器,并对微伺服控制器硬件和软件的设计以及实现的功能进行了详细的介绍。
  4、结合微伺服控制器和微伺服反射镜进行了实验,测出实验数据并进行分析。最后,联合精确导引系统中的CCD探测器、视频取差器、微伺服控制器以及微伺服反射镜四个功能模块完成精确导引系统的演示实验。
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