壓桿式沖擊波反射壓力測試技術研究進展

楊 軍,張德志,劉文祥,史國凱,張 敏,徐海斌,馬艷軍,李 焰,王 昭,惠海龍

(強脈沖輻射環境模擬與效應全國重點實驗室;西北核技術研究所：西安710024)

炸藥在極短時間內完成化學反應,瞬間將自身所具有的化學能轉換為熱能,使爆炸產物瞬間被加熱到幾千開的高溫并產生數吉帕的壓力,高溫和高壓驅動氣體產物迅速向周圍膨脹做功,高速膨脹的高溫高壓氣體猶如活塞推動周圍的介質向外運動形成沖擊波。沖擊波以數倍于聲速的速度向外傳播,作用于它遇到的任何障礙物,可能產生災難性的損壞。

一方面,在新型武器裝備和爆破器材的研制過程中,爆炸產生的沖擊波通常作為重要指標貫穿于方案設計、研制生產和考核定型整個過程。裝備定型試驗中一般會安排多發靜態爆炸實驗,測量其產生的沖擊波等毀傷元的特性參數,考核是否滿足指標要求。

另一方面,防護工程則關注爆炸產生的沖擊波、射流及破片等對結構,如在坦克等裝甲車的主裝甲、艦船結構、機庫及重點建筑物等的破壞作用。近年來,隨著全球反恐和安保的需求日益旺盛,原來只有大使館、前沿作戰基地和總部等高價值建筑物才考慮的抗爆炸設計,越來越多地出現在民用設施中[1]。如何準確量化作用在建筑物及結構體上的爆炸載荷成為抗爆炸設計的難點,雖可采用半經驗預測或有限元計算等方法確定最簡單幾何情況下的載荷,但這些方法在極近距離爆炸事件等復雜情況下的適用性存在一定的疑問[2-3]。

爆炸在工業和國民經濟建設中的應用也存在類似問題,如在礦山爆破、定向爆破及建筑爆破等過程中,炸藥爆炸產生的一部分能量仍以沖擊波形式釋放。另外,近年來國內發生了多起安全生產事故,爆炸產生的沖擊波及產物擴散對人員、環境造成了極大的危害。在這類爆炸事故中,爆炸沖擊波是重要破壞因素,對其開展研究可反推爆炸當量及查找事故原因,為制定安全生產規章制度提供技術支撐。

在上述武器裝備、防護工程和爆破工程的研究中,近距離爆炸產生的沖擊波壓力均在數百兆帕以上,且上升沿為數微秒量級,對沖擊波壓力傳感器和測量系統提出了很高的要求。

1 國內外技術現狀

完整測量和記錄沖擊波壓力波對深入研究炸藥特性及其對效應物的作用具有重要意義。經多年發展,目前,沖擊波壓力傳感器及測量技術主要以壓電式壓力傳感器和壓阻式壓力傳感器為主。另一類壓桿式壓力傳感器則主要在研究機構中應用較多,市售成品較少。在炸藥爆炸近場測量實驗中,沖擊波壓力幅值大、上升快、脈沖短及電磁干擾嚴重,要求傳感器量程大、高頻響應和抗干擾能力強。壓電式壓力傳感器的晶體在大量程壓力作用下易損壞,且較易受電磁輻射影響。壓阻式壓力傳感器對光輻射[4]和熱輻射敏感,信號中干擾較大,量程較低。壓桿式壓力傳感器以壓桿為彈性敏感元件,實現壓力到應力、應變等力學量的轉換,再通過電學測量技術將力學量轉換為電信號,突出特點是量程大、敏感元件不易損壞,能應用于炸藥近場沖擊波參數測量。該傳感器定制化程度高,用量較少,尚無批量生產的成熟型號,國內外主要是從事爆炸相關的研究機構和高校按照自身測試需求設計制作。本文將簡要介紹壓桿式壓力傳感器的發展歷程、壓桿中應力波彌散效應及校正方法研究的國內外現狀。

1.1 壓桿式壓力傳感器的發展歷程

1914年,Hopkinson[5]最先提出采用細長圓柱桿測量沖擊波壓力,所以一般稱壓桿式壓力傳感器為Hopkinson pressure bar (HPB)。1921年,Robertson[6]和Landon等[7]在此基礎上進行了改進優化。在該優化方案中,從桿尾部切出一定長度的小段作為飛片,將飛片涂抹凡士林后粘回到桿末端,當沖擊波或子彈作用在壓桿一端時,桿中激發應力波并沿桿傳播,壓縮波可通過凡士林涂層傳播至飛片,在飛片末端面反射為拉伸波并反向傳播;當涂層中壓縮波幅值小于拉伸波幅值后,涂層在拉應力作用下破裂,飛片飛離壓桿末端;飛片從開始受壓到分離的時間約為兩倍飛片長度除以彈性波速,該時間為飛片所受沖量的積分時間。測量飛片的速度和質量計算得到動量,即為飛片中應力在積分時間內得到的沖量。再根據已知的積分時間,可由沖量計算出積分時間內的平均應力。因此,該方法不能給出壓力的任何時間特性,只能給出該時間內的平均值?？刹捎貌煌穸鹊娘w片進行多次實驗,計算不同積分時間內的平均壓力,確定壓力的時間歷程。但該方法需大量實驗,且須保證多次實驗的重復性和一致性。

1948年,Davies[8]率先采用平板電容、柱形電容和雙束陰極射線管示波器測量壓桿端面位移和徑向位移曲線,經計算獲得壓力歷程曲線,解決了Hopkinson[5]方案無法通過單次實驗獲得壓力曲線的難題。圖1為Davies使用的平板和圓柱電容器。

(a)Parallel-plate condenser

(b)Cylindrical condenser

1966年,Hauser[9]采用應變片測量入射桿和出射桿表面的軸向應變,經過計算得到夾持在兩桿中間材料的動態力學性能。圖2為Hauser使用的實驗裝置和儀器。與此類似,壓桿表面黏貼金屬應變片或半導體應變片測量軸向和環向應變,反推計算得到承壓端面的沖擊波壓力波形的方法已成為HPB中的標準測試技術[10-12]。

1966年,Jones[13]使用直徑為3 mm的鈹桿研制了壓力傳感器,敏感元件選用PZT晶體,兩根場為100 mm的鈹桿將晶體粘接在中間,在激波管中實測獲得傳感器階躍響應上升沿為0.54 μs。1996年,Dick等[14]等利用壓桿成功測得爆炸近區的沖擊波壓力,峰值達到2.4 GPa。

圖2 Hauser使用的實驗裝置和儀器[9]

進入21世紀以來,壓桿式壓力傳感器作為一種大量程壓力傳感器仍然活躍在爆炸與沖擊領域,在近距離爆炸沖擊波測試中發揮著不可替代的作用。英國Sheffield大學在HPB方面的研究最為突出,2000年以來發表了14篇以上文獻對壓桿的傳輸特性、校正理論和實驗應用開展了詳細的論述。2000年,Tyas等[15]在壓桿表面黏貼軸向和環向應變片,將實測的軸向、環向應變信號的幅頻譜相除后與理論結果進行對比分析,驗證了桿中應變在徑向上是非均勻分布的。Tyas[16]采用數值計算方法研究了集中載荷作用下壓桿的響應,為評估頻域色散校正方法應用于集中載荷時的精度提供了思路。Tyas等[17-19]研究了包含徑向分布不均勻性校正因子的校正方法,實現了一階模式下幅值相位的完全校正。2014年,Clarke等[20], Rigby等[21]采用壓桿陣列研究了淺埋炸藥爆轟載荷空間分布的測量方法。2015年,Rigby等[22]采用壓桿測量了遠場爆炸沖擊波入射角對測量結果的影響。Rigby等[23]采用Clarke等[20]類似的裝置研究了近場爆炸產生的空氣沖擊波參數的時空分布。2016年,Tyas等[24]研究了炸藥爆轟產物快速余燃對近場爆炸沖擊波波形的影響,實驗結果表明,余燃影響了沖擊波波形的細節,且在空間上具有方向性。2018年,Rigby等[25]綜述了HPB數據分析技術的研究。2019年,Rigby等[26]研究了近場爆炸沖擊波作用在平板上的沖量分布和瞬態變形。2020年,Barr等[27]采用有限元方法研究了桿中多模彈性波的能量分配關系,并進行了多模校正算法研究。2020年,Rigby等[28]把利用高速攝像間接測量的壓力分布與壓桿直接測量的壓力分布進行了比較,結果表明,在反射壓力分布方面,間接測量的壓力分布與直接測量的壓力分布具有良好的定性一致性,與峰值反射壓力有較好的定量一致性(小于最大記錄值的10%)。該研究使用了17根壓桿組成的陣列同時測量爆炸產生的沖擊波,測試結果可表征沖擊波在空間的分布規律。圖3為爆炸載荷特性實驗裝置的原理框圖。

(a)Side view

(b)Top view

南非開普敦大學也在此方面開展了多項研究[29-31]。2016年,Cloete等[29]在彈道擺的中心安裝壓桿,同時測量爆炸產生的沖擊波反射壓力和沖量。圖4為Cloete設計的同時測量沖擊波反射壓力和沖量的裝置。

圖4 Cloete設計的同時測量沖擊波反射壓力和沖量的裝置[29]

1.2 壓桿中應力波彌散效應

與壓電式和壓阻式壓力傳感器相比,壓桿式壓力傳感器具有量程大及敏感元件不易損壞等優點,能應用于炸藥近距離沖擊波參數測量,但一直以來始終面臨兩個主要難題,包括：(1)壓桿中軸向彈性應力波在傳播時因橫向慣性效應發生彌散,即不同頻率的應力波相位傳播速度不同,導致測量元件處測得的信號與桿承壓端面實際載荷在波形上并不一致;(2)桿中各力學參數(如應變和粒子速度等)在半徑方向上分布不均勻。盡管在前端加載均勻分布的載荷,傳播一定距離后仍由于彌散效應導致分布不均勻,表面黏貼應變片測得的應變與桿橫截面上的平均應變存在差異。為解決這兩個問題,眾多學者開展了壓桿中軸向彈性應力波彌散效應及校正方法的研究,并持續至今。目前大部分桿中軸向彈性應力波彌散分析和校正方法的理論基礎均為Pochhmmer-Chree(P-C)理論。Pochhammer[32]求解了無限長、均勻、各向同性、線彈性且無阻尼圓柱桿中軸對稱單頻正弦載荷的運動方程,Chree[33]獨立求解了該方程,因此該方程被稱為P-C頻率方程(簡稱“P-C方程”),該理論也稱為“P-C理論”。Love[34]詳細描述了該方程,但由于形式復雜,求解較為困難,并未有學者給出解析解。

1941年,Bancroft[35]首次采用數值計算方法求解了P-C方程,獲得了不同泊松比下圓柱桿中軸向彈性應力波的一階相速度曲線和位移沿截面半徑方向的變化規律。圖5為不同泊松比下歸一化相速度v/v0隨D/L的變化關系(其中：D為壓桿直徑;L為壓桿中單頻應力波的波長)。

圖5 不同泊松比下歸一化相速度v/v0隨D/L的變化關系[35]

由圖5可見,桿中軸向應力波傳播速度是變化的,并非1維應力波初等理論給出的傳輸速度為常數。該方法同樣也可應用于扭轉波和彎曲波。同時,Bancroft[35]指出P-C方程存在無窮多組解,即理論上桿中應力波以無窮多傳輸模式中的一種或幾種組合進行傳播,事先無法預知。

1948年,Davies[8]利用設計精巧的實驗裝置測得了桿自由端面的軸向平均位移曲線和徑向平均位移曲線,經過一定的計算得到了壓力曲線。在實驗上驗證了P-C方程的解,發現基礎傳輸模式下應力脈沖中高頻分量的群速度低于低頻分量,所以主脈沖后部隨著高頻振蕩。Davies[8]還深入研究了桿中力學參數隨半徑的變化規律,該規律成為徑向不均勻性校正的理論基礎。Bancroft[35]和Davies[8]研究的重要意義在于為后續學者提供了研究桿中彈性波彌散效應和分布規律的具體思路和方法,成為壓桿研究領域的經典文獻。

1954年,Curtis[36]第一次在實驗中觀察到二階模式彌散,試驗中壓桿安裝在激波管末端,壓桿前端面受激波管產生的階躍壓力作用,桿中多處黏貼應變片以測量表面軸向應變。不同位置的應變片所測壓力波形存在差異,在時域上開展深入分析后發現,該波形中同時存在一階和二階模式的彌散效應。1957年,Oliver[37]進一步提供了二階模式彌散效應的實驗證據。1978年,Yew等[38]利用快速傅里葉變換方法(fast Fourier transform,FFT)分析了桿上兩測點的應變波形及相速度,如圖6所示。

(a)Waveforms

(b)Phase velocity

由圖6(a)可見,軸向應力波各頻率分量的相速度與P-C方程一階傳輸模式的理論值幾乎一致,證明有限長度的壓桿依然可用P-C理論來進行研究。

2000年,Tyas等[15]首先基于P-C理論研究了瞬態壓縮脈沖沿壓桿縱向傳播時軸向應變和環向應變沿桿的分布規律。在壓桿表面黏貼軸向應變片和環向應變片測量應變波形,將二者進行傅里葉變換后對頻譜進行相除運算,再將獲得的頻譜比值曲線與理論曲線進行對比,發現二者在一定頻率范圍內是吻合的,實驗驗證了軸向應變在壓桿橫截面上是非均勻分布的。

1.3 彌散校正方法研究

第1.2節所述理論分析和實驗研究表明,爆炸沖擊波作用在壓桿前端面后會在桿中激發快上升沿的軸向彈性應力波并沿桿傳播。由于橫向慣性效應,桿中應力波會按照一階或多階模式向前傳播,各階模式下具有不同的相位傳播速度,不同頻率的應力波傳播至敏感元件的時間不同,因此波形會發生失真。另外,桿中力學參數沿徑向非均勻分布,在壓桿表面測量的應變并不代表橫截面內的平均應變,采用表面應變進行推導會導致偏差增大。因此如何將壓桿上敏感元件測得的信號通過一定的計算方法校正橫向慣性引起的彌散和非均勻分布成為研究的重點。

上述校正方法研究分為基于FFT的一階頻域校正方法、基于P-C理論的一階幅值-相位校正方法和高階模式校正方法3個階段。

(1)基于FFT的一階頻域校正方法,該方法只校正因相速度不同而導致的相位偏差。1983年,Gorham[39]和Follansbee等[40]獨立地開展了一階頻域校正方法的研究。用P-C方程的一階傳輸模式和傳感器與承壓端的距離計算獲得不同頻率軸向應力波的相位偏差,并將相位偏差疊加到實測信號頻譜上,反傅里葉變換得到的信號具有較好的上升沿和更小的彌散振蕩。這種一階頻域校正方法在很長時間內占據主導地位,已被廣泛應用于實際的壓桿測試工作中[41-43]。

(2)基于P-C理論的一階幅值-相位校正方法,針對壓桿橫截面上應變分布不均勻和相位偏差進行校正,但只涉及一階傳輸模式。作為橫向慣性效應的另外一面,力學參數在橫截面上徑向非均勻分布獲得的關注較少,但黏貼于壓桿表面的應變片測量的是表面應變,這種非均勻性分布導致的測量偏差在爆炸產生的高頻信號中是不可忽略的。2001年,Tyas等[19]基于P-C理論獲得壓桿橫截面應變不均勻性和應力應變的動態關系,計算了一階傳輸模式下從表面應變到截面平均應變,再到截面平均應力的頻率相關的振幅轉換系數。Tyas等[19]還指出采用高階傳輸模式的數據同樣可計算出類似的幅值轉換系數。2005年,Tyas等[18]將該系數作為幅值校正和Gorham[39]的相位校正進行聯合計算,獲得了較好的校正效果。這兩篇文獻成為桿中力學參數徑向非均勻分布校正的重要文獻。

(3)第一和第二階段發展的校正方法主要針對一階傳輸模式,隨著桿上測量元件和記錄設備的改進,更多的爆炸載荷研究中觀測到高階傳輸模式,因此針對高階傳輸模式彌散效應的校正方法研究成為近年來研究的重點。1989年,Gregory等[44]用最小二乘積分式分析P-C方程,確定了各頻率成分在各傳輸模式之間的能量分配比例。2004年,Puckett[45]采用該方法提出了一種柱形桿中波傳播的解析模型,但實驗結果表明該解析模型并不能預測波長小于桿直徑的頻率成分,尤其是在桿中激發了高階傳輸模式的情況下。1993年,Lee等[46]提出了用矩形窗傅里葉變換算法分析壓桿中信號,獲得各頻率成分到達測點的時間和相位偏差,因此獲得了各頻率成分的相速度。在此基礎上,1995年Lee等[47]采用高斯窗傅里葉變換分析了水中爆炸沖擊波的壓桿數據,獲得時間相關的傅里葉系數。將該系數繪制在時間、頻率為自變量的功率譜圖中,顯示了各理論傳輸模式的明確證據,認為在特定時刻,群速度最快的傳輸模式在能量上占主導地位,其余部分不作考慮,所有頻率成分只在群速度最快的模式下傳播,由此構造出群速度隨頻率變化的單值函數,并推導出相應的相速度曲線,利用該相速度曲線對壓桿信號進行校正。但該方法認為群速度最快的模式在能量上占主導地位的假設并不一定成立,且構造出的相速度曲線存在多個不連續點。2011年,Husemeyer[48]采用Lee等[47]的方法進行了數值模擬研究,結果表明群速度低的傳輸模式所占能量并不足夠小到可忽略。2020年,Barr等[27]提出了一種前四階傳輸模式校正方法,首先,采用數值計算模型計算單個和多個傳輸模式下的應力在橫截面上的分布,并與理論模型進行對比,驗證了數值計算模型的正確性;其次,利用該數值計算模型研究各傳輸模式之間能量分配的模式分配因子;最后,利用該模式分配因子將Tyas等[19]提出的方法擴展到前4階,形成了考慮各模式間能量分配的校正算法。

盡管上述學者對高階傳輸模式彌散效應進行了研究,但對給定頻率分量在給定模式下傳播的幅值(單一模式除外),目前還沒有公認和經過驗證的方法來估計?，F有工作還未能分離各傳輸模式及確定各模式的能量占比,無法開展多模傳輸情況下的精確校正。然而,安全經濟的抗爆結構設計、近距離炸藥爆炸研究和爆炸數值模型驗證等研究都須對爆炸載荷產生的高階傳輸模式的彌散效應進行精確校正。

1.4 國內研究現狀

與國外在壓桿測壓系統設計、結構優化和校正方法分析等方面開展的工作相比,國內的研究較少,主要集中于少數單位,研究重點為系統構建及影響因素分析等方面。

1986年,范良藻等[49]將利用短壓桿和物理氣象沉積(physical vapor deposition,PVD)薄膜研制的上升時間為20 ns的傳感器應用于激波管實驗,獲得了較為理想的結果,圖7為范良藻等研制的激波管標定用壓力傳感器結構圖。該傳感器主要用于標定激波管中的階躍壓力信號,因桿長度較短并不能應用于正壓作用時間較長的爆炸沖擊波測量。

圖7 范良藻等研制的激波管標定用壓力傳感器結構圖[49]

2012年,宜晨虹等[50]用數值模擬的方法對應變式壓桿壓力傳感器系統進行仿真,研究壓桿的截面變化對測試結果的影響,數值模擬了不同上升前沿的梯形脈沖和三角形脈沖條件下變截面壓桿的響應偏差。與非變截面壓桿相比,變截面壓桿的應力波幅值和波形均發生了很大變化,無論梯形脈沖還是三角形脈沖,變截面壓桿的應力波幅值都要降低,證明壓桿應為等截面桿,不能加工成臺階截面用于限位。2014年,宜晨虹等[51-52]利用數值模擬的方法分析壓桿表面劃痕在不同特征壓力脈沖下對測試結果的影響,研究結果表明,壓桿表面的劃痕(寬為2 mm,溝槽深為0.5 mm)對測試結果影響很大,脈沖上升前沿越小,對測試結果的影響就越大;又研究了3種不同材料壓桿對測試結果的影響,研究結果表明,鈹壓桿對測試結果影響較小,鋁合金壓桿影響最大。整體上看,該3項工作采用有限元數值模擬來開展研究,并未涉及實際的系統設計和實驗驗證,得出的相關結論具有一定的指導意義,但理論分析較弱。如鈹壓桿(泊松比為0.05)優于鋁壓桿(泊松比為0.33)的主要原因是泊松比小,所以橫向慣性效應小,進而彌散較弱,而宜晨虹等只是對數值模擬得出的結果進行了表象的描述。

2 西北核技術研究所研究現狀

西北核技術研究所最早推動開展應變式壓桿壓力傳感器的研究。2006年以來,胡永樂[53]、石培杰[54]、王長利[55]分別介紹了應變式壓桿壓力傳感器測量空氣沖擊波反射超壓的原理及方法、測試儀器系統的構成及工作原理,并應用于爆炸容器壁面所受載荷的測量,圖8為西北核技術研究所研制的應變式壓桿壓力傳感器。張德志等[56]對應變式壓桿壓力傳感器系統進行了分析和計算,頻率響應約為115 kHz時,對直徑為8 mm的鋼桿使用電阻應變片的可測量下限為3.6 MPa。鄒虹等[57]針對應變式壓桿測試系統在沖擊波超壓測量中存在動態響應不足的問題,建立了激波管校準平臺,采用系統辨識建模和動態補償的方法,將時域分析和頻域估計相結合,設計了一種動態補償濾波器,改善了壓桿測試系統的動態特性,使頻帶展寬,響應時間變快。

圖8 西北核技術研究所研制的應變式壓桿壓力傳感器

2016年,王昭[58]針對應變式壓桿測壓系統中長電纜頻譜帶寬不足問題,提出了一種系統整體補償方法,利用電路仿真軟件計算補償電路的帶寬,迭代完成輔助設計和優化?，F場測試結果表明,加入補償電路后,系統帶寬由160 kHz提升至600 kHz,滿足應變式壓桿測壓系統的帶寬需求。

2017年,楊軍[59]為在強電磁干擾環境下測量爆炸沖擊波的壁面反射壓力,首次將光子多普勒測速儀(photonic doppler velocimeter,PDV)與壓桿相結合,設計了一套沖擊波反射壓力測試系統,如圖9所示。對該系統進行了響應特性、有效測量時間和測量下限分析,結果表明,該系統頻響低于桿表面黏貼的應變片電測系統,測量下限和抗電磁干擾能力優于應變片電測系統。該系統在典型球形炸藥爆炸實驗中實測沖擊波反射壓力峰值為463.5 MPa,上升沿為5 μs。

圖9 沖擊波反射壓力測試系統[59]

2018年,李焰等[60]在直徑為4 mm的壓桿靜態和動態標定實驗中觀察到彎曲波及其對波形平臺造成的畸變,給出了應變片黏貼位置偏差對測試結果影響的估算公式,分析研究不同附加質量情況下的動態波形特征。

2020年,楊軍等[61-62]繼續對圖9所示系統進行深入研究,對多種材料開展靜、動態拉伸和動態壓縮試驗,獲得了彈性模量、泊松比和動態強度等參數,優選材料制作壓桿,將系統量程提高至3 GPa量級;采用數值方法求解P-C方程,獲得了前4階軸向應力波傳輸模式的相速度曲線、群速度曲線和歸一化頻率隨傳播時間的變化關系;基于桿中各力學參數徑向分布函數,推導了壓桿自由面中心點軸向速度到桿承壓端平均應力之間的轉換系數公式;提出了桿中軸向彈性應力波傳輸模式分析方法和局部相位-幅值聯合校正算法,用于將壓桿自由面速度信號轉換為壓桿前端面平均壓力。首先,基于加漢寧窗短時傅里葉變換處理壓桿自由面的速度歷程數據,分析各頻率成分的到達時間,并與P-C方程的理論結果相對比,識別出桿中彈性波的傳輸模式;其次,在傳輸模式分析的基礎上,提出了局部相位-幅值聯合校正算法,該方法只在符合軸向應力波彌散規律的時頻點附近做校正,避開了非彌散的頻率成分,傳統的頻域校正算法主要針對相位校正或相位-幅值聯合校正,會校正信號中非彌散頻率成分,從而引入附加偏差;最后,開展了多套壓桿的驗證實驗,實驗結果表明,壓桿01#傳播的為一階軸向彈性應力波,而壓桿04#中傳播的為前3階軸向彈性應力波;針對該兩壓桿信號進行了局部相位-幅值聯合校正,獲得了校正后的承壓面平均應力曲線,與初等理論及全局相位-幅值校正算法給出的結果進行對比,驗證了該方法較好地實現了彌散校正和分布不均勻校正。最終研制的近距離沖擊波反射壓力測試系統量程為3 GPa,分辨率為0.195 MPa,測量不確定度為1.95 MPa。

3 發展建議

針對壓桿式沖擊波反射壓力測試技術的發展,本文提出幾點研究建議：

(1)從壓桿材料入手,優選出泊松比小、動態強度高及加工工藝好的材料,從根本上減小應力波在桿中的彌散,提高系統頻響和量程。

(2)進一步研究新的桿中力學參數測量方法。測點位置靠近桿前端時應力波中各頻率成分彌散較小,研究新的傳感技術及系統使其靠近前端有利于提高系統頻率響應,但須兼顧測量系統的生存問題。

(3)進一步加強桿中應力波傳播模式分析及校正方法研究?？深A見,今后一段時間內高階傳輸模式彌散校正將是研究的重點。

(4)加強壓桿式沖擊波反射壓力測試系統的標準化、系列化、工程化設計,促進該類傳感器走出實驗室,更廣泛地應用于相關領域。