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基于FPGA的新型单段光纤爆速仪设计

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1 绪论

1.1 爆速测试的意义

1.2 爆速测试发展现状

1.3 爆速仪的发展现状

1.4 本文主要工作

2 仪器方案设计

2.1 爆速理论计算

2.2 爆速测试原理

2.3 仪器要求

2.4 爆速仪方案设计

2.5本章小结

3 硬件电路设计

3.1 仪器硬件设计概述

3.2 光纤理论

3.3 光电转换电路设计

3.4 触发电路

3.5 靶距输入电路

3.6 LCD接口电路

3.7 电源电路

3.8 FPGA外围电路设计

3.9 本章小结

4 FPGA逻辑电路设计

4.1 FPGA芯片选型

4.2 计时模块设计

4.3 靶距调理

4.4 除法器设计

4.5 BCD码制转换

4.6 字模码转换

4.7 LCD显示

4.8 顶层设计与实现

4.9 本章小结

5 仪器验证测试与误差分析

5.1 仪器验证测试

5.2 仪器误差分析

5.3 本章小结

6 多段爆速仪设计

6.1 测试方法

6.2 硬件电路设计方案

6.3 本章小结

7 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢

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摘要

爆速是爆轰波在炸药中稳定传播的速度,爆速是衡量炸药爆炸性能的重要指标,爆速的测定对研究不稳定爆轰、炸药配制等具有重要意义。现代靶场爆速测试中普遍采用电探针法,由于电探针易受电磁干扰的特殊性,使得该方法在测试中往往受到一定的限制。应靶场要求,本文设计了一个基于FPGA的单段光纤爆速仪,采用光纤作为信号获取探针,FPGA实现高精度计时,计时最小分辨力可达10纳秒。
  本文给出了爆速仪的详细设计方案。爆速仪由光纤探针、光电转换模块、触发模块、靶距输入模块、FPGA模块、LCD显示模块等组成。光纤探针对爆轰产生的光辐射信号采集并传输,经光电转换及后续相关电路处理后,将测试结果直观地显示在LCD上。FPGA逻辑电路实现计时及相关接口电路的控制,由计时模块、靶距调理模块、除法器模块、BCD码制转换模块、查表模块及LCD驱动模块等组成。
  最后,从测试过程和仪器设计方面,对仪器进行了误差分析,得出了误差的来源及减小误差的方法,给出了仪器误差和相对误差的计算公式。通过现场打靶实验,对光纤爆速仪的性能进行了验证。实验表明,仪器具有抗干扰能力强、性能稳定可靠、测试精度高、操作简便等优点。

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