[发明专利]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

说明书

本发明公开了一种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。

技术领域

本发明属于测量领域，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。

背景技术

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的发明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的发明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的发明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。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种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。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

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。