摘要
压电传感器适配电路的频率特性是准确测量爆炸场冲击波参数的关键。分析了压电适配器高低通截止频率和品质因数对超压峰值、正压持续时间、比冲量的影响,提出了一种加权Pareto占优排序的多目标粒子群优化(WPSO-PO)算法,该方法减少了最优解计算量,解决了区间上下限量值差异巨大的问题。在保证峰值、正压持续时间及比冲量误差均在2%以内的情况下,找到了适配器最优参数值。根据最优解仿真了适配器参数对特征误差的影响,得到了变化规律。按该参数设计的电路经模拟冲击波信号测试验证了分析的正确性。所提研究为测试冲击波的适配电路设计提供了理论依据。
The frequency characteristic of the adapter circuit for the piezoelectric sensor is critical to accurately measure blast wave parameters of explosion field.This paper analyzes effects of different high-/low-pass cut-off frequency and quality factor to the piezoelectric adapter on peak overpressure,positive pressure duration and specific impulse.A multi-objective particle swarm optimization algorithm with the weighted Pareto-dominated sorting(WPSO-PO)is proposed,which reduces the computing consumption of optimal solution and solves the great difference between upper and lower limit values with interval.The optimal parameters of the adapter are identified that ensure the errors of the peak overpressure,positive pressure duration and specific impulse are all within 2%.The influence of the adapter optimal parameters on the characteristic errors is simulated and the variation rule is achieved.The adapter circuit designed according to these optimized parameters is tested to evaluate the correctness of the analysis by using the simulating blast wave signal generator.This study provides a theoretical basis for the design of shock wave piezoelectric adapter.
作者
尤文斌
丁永红
You Wenbin;Ding Yonghong(Science and Technology on Electronic Test and Measurement Laboratory,North University of China,Taiyuan 030051,China;School of Information and Communication Engineering,North University of China,Taiyuan 030051,China)
出处
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第10期221-228,共8页
Chinese Journal of Scientific Instrument
基金
国家自然科学基金(61701445)
中北大学重点实验室开放研究基金(DXMBJJ2020-07)项目资助
关键词
仪器仪表
冲击波测试
压电适配器
多目标粒子群优化算法
加权Pareto占优排序
instrument
blast wave testing
piezoelectric adapter
multi-objective particle swarm optimization algorithm
weighted Pareto-dominated sorting
作者简介
尤文斌,2003年于华北工学院获得学士学位,2006年和2014年于中北大学分别获得硕士和博士学位,现为中北大学副教授,硕士生导师,主要研究方向为动态测试与智能控制。E-mail:youwenbin@nuc.edu.cn;通讯作者:丁永红,2002年于太原理工大学获得学士学位,2005年和2014年于中北大学分别获得硕士和博士学位,现为中北大学副教授,硕士生导师,主要研究方向信号与信息处理及动态测试。Email:dingyonghong@nuc.edu.cn
