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● 測(cè)試背景

彈射座椅是在飛機(jī)遇難時(shí)依靠座椅下的動(dòng)力裝置將飛行員彈射出機(jī)艙，然后張開(kāi)降落傘使飛行員安全降落的座椅型救生裝置。現(xiàn)代作戰(zhàn)飛機(jī)和一些小型民用飛機(jī)大多有彈射座椅。

救生彈射座椅作為軍用飛機(jī)上重要的安全裝置，其動(dòng)力來(lái)源也從早期的壓縮空氣、火藥動(dòng)力發(fā)展到現(xiàn)代的全自動(dòng)彈射手柄(彈射槍)，所以它對(duì)測(cè)試的要求也在不斷的提高。由于在彈射過(guò)程中要受到相當(dāng)大的沖擊加速度，有可能使座椅結(jié)構(gòu)變形或失效，最終導(dǎo)致救生失敗。通過(guò)傳統(tǒng)的方法難以分析出高沖擊載荷下的響應(yīng)情況。為了盡量減小損失，最大限度地降低現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)，這就迫切需要一種有效的實(shí)驗(yàn)測(cè)量手段，利用高速數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行彈射座椅沖擊過(guò)程受力分析，使可能存在的問(wèn)題盡早暴露，并采取措施加以解決。

● 測(cè)試對(duì)象

整個(gè)過(guò)程可以理解為：自由飛階段。即從人-椅離機(jī)過(guò)程。

彈射座椅與飛機(jī)分離之前，獲得延導(dǎo)軌方向的彈射出口速度Vko，其值取決于彈射系統(tǒng)提供的能量。同時(shí)，座椅還有沿飛機(jī)方向飛行的慣性速度Vf。因此座椅的初始速度為二者的和速度Vo。如圖1所示為速度分析。

再來(lái)分析彈射座椅受力狀況。如圖2所示，這一階段中作用在人-椅上的外力主要有氣動(dòng)阻力Q、助推器的推力F、氣動(dòng)力升力P和重力G等。

觀察到影響座椅結(jié)構(gòu)安全的特別是推力F方向的振動(dòng)，為進(jìn)一步測(cè)量該振動(dòng)強(qiáng)度，采用加速度傳感器與彈射座椅接觸式放置法進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。由于彈射過(guò)程中的劇烈運(yùn)行使得在多個(gè)方向的振動(dòng)產(chǎn)生了耦合，形成耦合振動(dòng)。因而必須采用頻譜分析技術(shù)和帶通濾波技術(shù)將此方向的振動(dòng)加速度信號(hào)分離出來(lái)。

● 系統(tǒng)描述

測(cè)試裝置是在彈射座椅的底部固定安裝振動(dòng)加速度傳感器，且要與彈射方向同向。傳感器有效感應(yīng)到彈射座椅受到的高沖擊力并輸出線性加速度信號(hào)，記錄受力的全過(guò)程信號(hào)數(shù)據(jù)以供分析。

軍用救生彈射座椅加速度測(cè)試系統(tǒng)是北京中泰研創(chuàng)科技有限公司為某航天大隊(duì)檢修部提供的技術(shù)解決方案，硬件方面通過(guò)EM9000系列多功能數(shù)據(jù)采集設(shè)備(EM9636B)負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)采集，軟件系統(tǒng)是基于正版LabVIEW編程語(yǔ)言，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)高速流盤(pán)存儲(chǔ)、分析處理，并最終測(cè)量得到實(shí)際振動(dòng)信號(hào)振幅變化情況。

數(shù)據(jù)分析處理軟件界面

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試實(shí)況

● 系統(tǒng)特點(diǎn)

1. 開(kāi)放的信號(hào)處理平臺(tái)，自定義各種分析算法，小于毫秒量級(jí)的觸發(fā)響應(yīng)周期。

2. 多種觸發(fā)方式：內(nèi)時(shí)鐘、外時(shí)鐘、外部邊沿觸發(fā)、外部電平觸發(fā)、分組采集（偽同步采集）。

3. 豐富的時(shí)域波形分析：信號(hào)幅值特征、時(shí)間特征、相位特征。

4. 豐富的數(shù)字信號(hào)處理功能：進(jìn)行濾波、加窗、FFT運(yùn)算得到幅值譜、相位譜以及功率譜。

5. 存儲(chǔ)存盤(pán)文件兼容TDMS數(shù)據(jù)格式。

● 硬件指標(biāo)

EM9636數(shù)據(jù)采集設(shè)備，是新一代的集多種功能為一體，高速、高精度、多功能、寬范圍信號(hào)測(cè)量與控制的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品。支持以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集，USB數(shù)據(jù)采集（USB口為從口）A/D：16bit，32（單）/16（雙）CH，轉(zhuǎn)換速率250KHz，8MB緩沖區(qū)，輸入范圍：0～5V、0～10V、±5V、±10V、0~20mA（定制），程控增益1、2、5、10倍；可編程DIO：16CH；光隔離DO：8路，光隔離DI：8路；計(jì)數(shù)/測(cè)頻：6CH；編碼器：2CH（與計(jì)數(shù)器復(fù)用）；PWM輸出：3CH（與DO復(fù)用）。組成結(jié)構(gòu)：基于ARM9處理器和FPGA關(guān)鍵技術(shù)，內(nèi)嵌實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)linux或wince，方便定制各種功能。支持modbus-TCP協(xié)議。

★ EM9636數(shù)據(jù)采集設(shè)備，具有離線采集功能，可以脫機(jī)使用。可將采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)在EM9636上的U盤(pán)或SD卡內(nèi)，此產(chǎn)品可脫離計(jì)算機(jī)獨(dú)立工作。提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了使用成本，可用于惡劣環(huán)境下的無(wú)人值守及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中。

★ EM9636數(shù)據(jù)采集設(shè)備，具有Web服務(wù)器功能。為方便用戶使用，EM9636開(kāi)通了web服務(wù)器功能，主機(jī)只要有web瀏覽器，就可以對(duì)EM9636進(jìn)行監(jiān)控，不需要編寫(xiě)任何程序。用戶可通過(guò)PC端或手機(jī)端的web瀏覽器設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)、查看狀態(tài)以及查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。手機(jī)或移動(dòng)設(shè)備可通過(guò)Wi-Fi與EM9636直接通訊。

★ EM9636產(chǎn)品具有雙看門(mén)狗：硬件看門(mén)狗防止下位機(jī)程序進(jìn)入死鎖狀態(tài)，通訊看門(mén)狗防止通訊中斷。

★ EM9636數(shù)據(jù)采集設(shè)備使用實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)linux，資深用戶可以自己編寫(xiě)程序完成定制功能，從而完全脫離PC機(jī)單獨(dú)使用。

★ EM9636數(shù)據(jù)采集設(shè)備結(jié)構(gòu)。

結(jié)構(gòu)材料：ABS757K阻燃，抗振動(dòng)：17～500Hz，1G PTP。

抗沖擊： 10G/PEAK(11m ，sec)。

工作溫度：-20℃～+70℃。

凈重：71g。

● 虛擬儀器軟件

如使用PC機(jī)操作EM9636數(shù)據(jù)采集設(shè)備，我公司還可免費(fèi)提供上位機(jī)虛擬儀器分析軟件（基于正版LabVIEW）。

虛擬儀器軟件主要功能:

實(shí)時(shí)波形顯示：在采集過(guò)程中實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)曲線波形圖。

實(shí)時(shí)數(shù)值顯示：在采集過(guò)程中實(shí)時(shí)顯示所采集數(shù)值的結(jié)果。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與回放：對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)與回放及分析。

顯示及打印報(bào)表：以曲線或圖表的形式打印報(bào)表。

圖形分析功能：對(duì)數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行縮放、平移、定位（游標(biāo)）、對(duì)比。