基于FPGA的柔性应变测量装置设计

鹿文龙

摘 要：针对固体火箭发动机推进剂药柱应变量大、高频振动时应变不易测量的问题，基于FPGA和柔性应变计设计了柔性应变测量装置。柔性应变计的测量范围大，可以测量双向应变，解决了推进剂药柱应变测量的难题。FPGA具有实时性高、并行运行的优点，解决了多路应变实时采集的难题。该应变测量装置还可用于其他高分子材料的应变测量。

关键词：推进剂；柔性应变计；FPGA；高频振动；高速采集

0 前言

固体火箭发动机的推进剂药柱具有一定弹性，受重力、温度等因素影响，药柱内部会产生应力。在应力作用下药柱表面会产生应变，通常应变量较大。当应变达到一定程度时，药柱内部会产生孔隙，表面会产生裂纹，药柱会发生破坏性改变。而药柱的状态直接影响着火箭发动机的飞行状态，药柱如果存在缺陷很可能引起飞行任务失败[1-3]。因此采取措施测量药柱表面的应变具有重要意义。因为药柱具有弹性而且体积较大，其表面应变通常可达数毫米，无法使用普通应变传感器测量。

火箭发动机生产过程中需要进行高频振动试验考核，振动过程中需要实时监测药柱表面应变情况。通常振动频率可达1 kHz，需要设计高速测量装置才能满足测试需求。本文使用柔性应变计设计柔性应变传感器，具有测量范围大、便于粘贴、可双向测量的特点，解决了药柱应变测量的难题。基于FPGA设计高速应变测量装置，具有多路采集、数据存储和显示等功能，可实时处理多路应变信号。……