[发明专利]爆炸冲击波超压时空场重建方法

权利要求书

1.一种爆炸冲击波超压时空场重建方法，采用冲击波测试系统实现爆炸冲击波超压时空场的重建，冲击波测试系统由冲击波超压传感器阵列、信号调理模块、同步A/D转换模块、高速数据传输模块、数据预处理模块、冲击波超压时空场重建模块以及计算机组成，其中，冲击波超压传感器阵列将冲击波超压信号转换为电信号，通过信号调理模块和同步A/D转换模块调理成标准电压信号并转换为数字信号，然后再将数字信号通过高速数据传输模块传输到计算机，数据预处理模块和超压时空场重建模块安装在计算机上，经过A/D转换后的冲击波超压信号输入数据预处理模块，经数据预处理后输入冲击波超压时空场重建模块，由冲击波超压时空场重建模块完成对爆炸冲击波超压时空场的重建；其特征在于，该时空场重建方法为：首先对测试区域进行网格划分，并布设传感器阵元；其次采用被动定位算法中时差法并结合迭代算法对炸点进行定位，再基于走时与射线路径的关系和冲击波速度与峰值超压的关系进行冲击波峰值超压场重建；然后研究冲击波超压随时间衰减规律和特点，结合该点冲击波峰值超压，对“修正的弗里德兰德方程”各参数进行求取，得到冲击波超压时空数据；最后，将重建数据转化成图像文件，显示在计算机的显示器上，实现冲击波超压时空场的可视化；其中：所述的冲击波峰值超压场重建由速度场重建和峰值超压场重建两部分组成。

2.根据权利要求1所述的一种爆炸冲击波超压时空场重建方法，其特征在于：所述的冲击波峰值超压场重建的具体方法：提取冲击波实测走时、优化慢度初始模型、计算射线路径、设置最高迭代次数、计算理论走时、慢度场反演计算以及冲击波峰值超压转换，得到冲击波峰值超压场重建结果p_m(x,y)。

3.根据权利要求1所述的一种爆炸冲击波超压时空场重建方法，其特征在于：该时空场重建方法的具体步骤为：

(1)测试区域网格划分及传感器阵元布设时，将测量区域划分为若干规则的网格单元，传感器阵元依据试验使用个数分布在网格边缘的节点和网格内个别节点上，爆炸点居于测试区域的中心；

(2)根据信号时延、信号速度和的关系得到路程差，结合传感器位置坐标，对每个传感器建立一个方程，然后再采用迭代算法计算出炸点的空间位置；通过测量冲击波到达传感器阵元的时间与射线路径关系反演出每个网格单元冲击波的速度，根据冲击波速度和峰值超压的关系，得到冲击波峰值超压场重建结果，即任意位置的冲击波峰值超压p_m(x,y)；

(3)根据试验时测试传感器得到的某固定点冲击波超压随时间变化的曲线，选择合适的冲击波的超压-时间传输模型，通过拟合比较，选择“修正的弗里德兰德方程”并结合冲击波峰值超压场重建结果p_m(x,y)，得到冲击波超压随时间和空间的变化关系，并得到冲击波超压时空场重建结果，即任意位置和时间的冲击波超压值p(x,y,t)；

(4)建立超压重建数据与颜色或几何形体之间的映射，完成应用数据到点、线、面、体等几何元素数据的变换；将几何数据变为图像数据，将图像数据生成图像文件，再对生成的图像进行平滑处理以消除个别不符合冲击波传输规律的异常点，最后将爆炸产生的冲击波超压随时间和空间位置的变化过程动态地显示出来。