RLC放电回路的脉冲电磁力和放电电感的同步测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种RLC放电回路的脉冲电磁力和放电电感的同步测量装置及方法；该装置包括脉冲电磁力加载器、测量杆、电阻应变片和超动态应变仪；该方法包括安装同步测量装置，测量应力波的应变时间函数，计算脉冲电磁力，计算放电电感。本发明专利技术将RLC放电回路激发的脉冲电磁力转化为细长杆中的一维应力波，通过对单一变量脉冲电磁力应力波的测量，实现了基于RLC放电回路的脉冲电磁力加载设备的脉冲电磁力和放电电感的同步测量。此外，本发明专利技术可运用于脉冲力测量领域，可实现对高频率脉冲力的测量，并保证了测量值与真实值之间的一致性。

A synchronous measuring device and method of pulse electromagnetic force and discharge inductance of RLC discharge circuit

【技术实现步骤摘要】
RLC放电回路的脉冲电磁力和放电电感的同步测量装置及方法
本专利技术属于测量领域，涉及脉冲电磁力和电感的一种测量方法，特别是涉及基于RLC放电回路的脉冲电磁力发生器的脉冲电磁力及其放电电感测量。
技术介绍
基于RLC放电回路的脉冲电磁力加载技术具有可控性好、加载速率高、加载幅值大等诸多优势，在各个行业尤其是军工行业被广泛应用。例如专利号为201410171963.8的专利技术专利则公开了一种基于电磁力的拉伸及压缩应力波发生器及实验方法，专利号为201611121397.5的专利技术专利则公开了一种电磁炮技术。在这些基于RLC放电回路的脉冲电磁力加载技术中脉冲电磁力是核心性能参数，直接决定了技术应用效果，因此对脉冲电磁力的幅值和波形的测量对于脉冲电磁力加载设备的研究具有重要的工程实践意义。脉冲电磁力属于脉冲力，在加载过程中通过应力波的形式传播，加载时间一般为几微妙到几毫秒，传播过程中容易发生反射、透射和叠加，同时又是非接触电磁感应力，利用常规的压电元件作为敏感元件的直接测量方法会产生失真、滞后或无法测量等现象。对于脉冲力，专利号为200410003455.5的专利技术专利提供了一种脉冲力的测量方法，此方法利用牛顿第二定律，令待测力F推动质量m的滑块，利用位移传感器测量出滑块的位移X对时间t的位移函数X(t)，再对位移函数求二阶导数得到加速度函数a(t)，则可求出待测力F＝ma(t)。但脉冲电磁力脉冲宽度窄，且加载过程中以应力波的形式传播，因此利用牛顿第二定律的此类测量方法测量脉冲电磁力会出现失真和滞后等现象。脉冲电磁力加载设备的核心电路是RLC放电回路，放电回路振荡圆频率其中C为放电电容量，L为放电电感，R为回路电阻。在工程实践中这三个变量共同决定了脉冲电磁力加载设备的放电频率、电磁脉冲力幅值及脉宽，其中放电电容量C和回路电阻R为已知量，放电电感L需要进行测量。在物理实验中一般采用交流电桥法测电感，该方法较准确但操作较麻烦，且需要将待测电感连入测量电路中。专利号为201220160444.8的专利提供了一种操作较简单的电感测量方法，但也需要将待测电感连入测量电路中。然而，脉冲电磁力加载设备放电电感不是由单一简单线圈电感构成，放电电感在数值上等于放电线圈电感、放电电缆电感和电容器电感总和，无法将放电电感直接接入测量电路进行测量，因此以上测量单一电感的方法不能完成对脉冲电磁力加载设备的放电电感的测量。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种RLC放电回路的脉冲电磁力和放电电感的同步测量装置及方法，实现脉冲电磁力加载设备的脉冲电磁力和放电电感的准确测量。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种RLC放电回路的脉冲电磁力和放电电感的同步测量装置，其特征在于，包括脉冲电磁力加载器、测量杆、电阻应变片和超动态应变仪，所述脉冲电磁力加载器的加载头端面与测量杆的一端面贴合，所述电阻应变片安装在测量杆表面，并与超动态应变仪电连接。进一步地，所述脉冲电磁力加载器的加载头与测量杆采用同种材料制成，且脉冲电磁力加载器的加载头端面与测量杆的一端面形状相同。进一步地，所述测量杆的长度大于待测脉冲电磁力波长的0.6倍。进一步地，所述脉冲电磁力加载器包括放电线圈、感应线圈和加载头(7)，所述放电线圈与RLC放电回路电连接。本专利技术还提出了一种RLC放电回路的脉冲电磁力和放电电感的同步测量方法，包括以下步骤：S1、安装上述的同步测量装置；S2、启动脉冲电磁力加载器，以使脉冲电磁力以一维应力波的形式传播至测量杆发生应变，并利用超动态应变仪根据应变产生的电信号记录应变时间函数的数据，输出应变时间函数图像；S3、根据步骤S2测量的应变时间函数，结合应力应变关系计算脉冲电磁力；S4、根据脉冲电磁力加载器的RLC放电回路放电原理，计算放电电感。进一步地，所述步骤S3中脉冲电磁力的计算公式为：其中，F为脉冲电磁力，D为测量杆的直径，E为测量杆的弹性模量，ε(t)为测量的脉冲电磁力在测量杆上产生的应变时间函数。进一步地，所述步骤S4中放电电感的计算公式为：其中，L为放电电感，T为应变时间函数的周期，C为放电电容量，R为放电电阻。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术将RLC放电回路激发的脉冲电磁力转化为细长杆中的一维应力波，通过对单一变量脉冲电磁力应力波的测量，实现了基于RLC放电回路的脉冲电磁力加载设备的脉冲电磁力和放电电感的同步测量。此外，本专利技术可运用于脉冲力测量领域，可实现对高频率脉冲力的测量，并保证了测量值与真实值之间的一致性。附图说明图1是本专利技术的RLC放电回路的脉冲电磁力和放电电感的同步测量装置结构示意图；图2是本专利技术的RLC放电回路的脉冲电磁力和放电电感的同步测量方法流程示意图。其中附图标记为：1-脉冲电磁力加载器，2-测量杆，3-电阻应变片，4-超动态应变仪，5-放电线圈，6-感应线圈，7-加载头。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。为了实现基于RLC放电回路的脉冲电磁力加载设备的脉冲电磁力和放电电感的有效测量，本专利技术根据脉冲电磁力以应力波的形式传播的特点，提供了一种RLC放电回路的脉冲电磁力和放电电感的同步测量装置，如图1所示，包括脉冲电磁力加载器1、测量杆2、电阻应变片3和超动态应变仪4。上述脉冲电磁力加载器1用于在RLC放电回路激发下产生脉冲电磁力，其具体包括放电线圈5、感应线圈6和加载头7，放电线圈5与RLC放电回路电连接；脉冲电磁力加载器1的加载头端面与测量杆2的一端面贴合，脉冲电磁力加载器1的加载头与测量杆2采用同种材料制成，且脉冲电磁力加载器1的加载头端面与测量杆2的一端面形状相同，使得RLC放电回路激发脉冲电磁力加载器产生的脉冲电磁力能够更好的转化为测量杆中的一维应力波，提高转化效率。上述测量杆2具体采用细长结构的直杆，测量杆2的长度大于待测脉冲电磁力波长的0.6倍，使得转化的一维应力波能够在测量杆中有效传递，方便对应力波进行测量。上述电阻应变片3安装在测量杆3表面，具体为采用粘贴的方式将电阻应变片3粘贴到测量杆2表面，并与超动态应变仪4电连接，从而实现对测量杆中应力波进行检测。上述超动态应变仪4用于测量并记录设定条件下脉冲电磁力在测量杆2上产生的应变-时间曲线，并结合相关理论知识推导并计算出脉冲电磁力和放电电感。下面对RLC放电回路的脉冲电磁力和放电电感的同步测量装置的测量原理进行详细说明。本专利技术以RLC振荡电路放电原理、电磁互感原理和应力波传播原理为理论基础，由于脉冲电磁力加载设备的脉冲电磁力在加载的过程中是以应力波的形式传播，应力波与脉冲电磁力和放电电感存在函数依存关系，因此将RLC放电回路激发的脉冲电磁力转化为测量杆2中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种RLC放电回路的脉冲电磁力和放电电感的同步测量装置，其特征在于，包括脉冲电磁力加载器(1)、测量杆(2)、电阻应变片(3)和超动态应变仪(4)，所述脉冲电磁力加载器(1)的加载头(7)端面与测量杆(2)的一端面贴合，所述电阻应变片(3)安装在测量杆(2)表面，并与超动态应变仪(4)电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种RLC放电回路的脉冲电磁力和放电电感的同步测量装置，其特征在于，包括脉冲电磁力加载器(1)、测量杆(2)、电阻应变片(3)和超动态应变仪(4)，所述脉冲电磁力加载器(1)的加载头(7)端面与测量杆(2)的一端面贴合，所述电阻应变片(3)安装在测量杆(2)表面，并与超动态应变仪(4)电连接。


2.如权利要求1所述的RLC放电回路的脉冲电磁力和放电电感的同步测量装置，其特征在于，所述脉冲电磁力加载器(1)的加载头与测量杆(2)采用同种材料制成，且脉冲电磁力加载器(1)的加载头(7)端面与测量杆(2)的一端面形状相同。


3.如权利要求1所述的RLC放电回路的脉冲电磁力和放电电感的同步测量装置，其特征在于，所述测量杆(2)的长度大于待测脉冲电磁力波长的0.6倍。


4.如权利要求1至3任一所述的RLC放电回路的脉冲电磁力和放电电感的同步测量装置，其特征在于，所述脉冲电磁力加载器(1)包括放电线圈(5)、感应线圈(6)和加载头(7)，所述放电线圈(5)与RLC放电回路电连接。


5.一种RLC放电回路的脉冲电磁力和放电电...

【专利技术属性】
技术研发人员：左杨杰，曹增强，杨宝惠，钟山，曹跃杰，张岐良，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51