摘要
弹载记录仪动态测试系统是获取弹体动态参数的重要仪器，随着科学技术的发展，对其速度、精度的要求不断提高。但是，该设备所处测试环境异常复杂恶劣，测试信号信噪比偏低。弹载记录仪动态测试系统的性能能否满足测试任务需求是需要考虑的核心问题之一，其自身的动态性能是表征其测试能力的关键指标。在动态测试系统动态性能无法改变的前提下，如何进一步提升测试信号信噪比是另一重要问题。因此如何准确有效的评估弹载记录仪动态测试系统的动态性能是实现动态参数准确获取的前提，并在此基础上进一步提升测试信号的信噪比是实现精确测试的关键，关系测试成败。 本文在课题组前期研究的基础上，围绕如何准确有效评估弹载记录仪动态测试系统的动态性能及提升测试信号信噪比，系统的研究了弹载记录仪动态测试系统动态参数的获取方法、工作频带估计方法及测试信号信噪比提升方法。通过理论分析和实验等综合研究手段，验证了所提方法的有效性。在查阅大量文献与分析国内外弹载记录仪动态测试技术研究现状的基础上，分析了国内外弹载记录仪动态测试领域的研究方法与技术难点，并据此确立了本文的主要研究内容及研究方法，本文的研究工作主要包含以下几个方面： （1）针对弹载记录仪动态测试系统动态参数获取中，严苛的相干测试条件难以满足，非相干测试条件下FFT方法存在严重频谱泄漏，而正弦拟合方法对运算参数初值敏感，运算可能不收敛且信号源存在谐波失真时拟合误差较大的问题，提出了一种基于正弦信号分离与重构的动态测试系统动态参数获取方法，该方法通过对非相干测试正弦信号的准确分离，然后利用相干正弦信号重构测试信号，从而实现在非相干测试条件下获得相干测试的测量精度。从根本上避免了频谱泄漏，由于消除了相干采样的要求，极大的简化了测试装置，不再需要昂贵的设备和繁琐的人工校准，极大的减少了测试时间和测试成本。 （2）针对弹载记录仪动态测试系统工作频带估计中，实际阶跃、冲击和半正弦激励信号在动态测试系统高速高带宽情况下难以满足激励信号对幅频和相频特性要求的问题，提出了一种基于多频正弦响应的弹载记录仪动态测试系统工作频带估计方法。分析了高速高带宽动态测试系统在实际阶跃、冲击和半正弦激励信号条件下的失效机理，在对多频正弦激励信号可行性分析的基础上，提出了基于多频正弦激励信号的模型辨识算法，进行了详细的理论推导分析，并给出了参数估计的具体公式。在此基础上，为满足复杂恶劣测试环境下模型参数需实时在线辨识的需求，推导了多频正弦激励信号下测试系统模型辨识的递推实现方式，并给出了参数估计的具体公式，最后通过辨识得到的动态测试系统模型估计出测试系统的工作频带。 （3）针对弹载记录仪动态测试系统在复杂恶劣环境下，所采集到的信号包含频率成分复杂、信噪比低，具有非平稳、非线性，且难以实现测试信号自适应处理的问题，研究了弹载记录仪动态测试系统的数据处理方法，提出了一种基于变分模态分解/样本熵/小波分析的自适应信噪比提升方法。构建了滤波器的模型，通过引入中心频率相对变化率和平均相关系数实现了惩罚因子和模态数量的自适应最优选取，提高了信号各成分分离的准确性；为进一步提升信号的信噪比并保证有效数据不被去除，采用样本熵将信号分为噪声部分、混合部分和趋势部分，对混合部分使用小波阈值降噪，最后重构信号，以实现测试信号信噪比的有效提升。 本文的研究成果对于评估弹载记录仪动态测试系统的动态性能以及提高动态测试系统的测量精度具有重要的借鉴意义。
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