探究抗高过载的材料实验

1高过载下的频率漂移

有关文献表明过载量在103gn～105gn时即可认为是高过载环境。拟采用马歇特锤击实验来实现高过载环境。在实验前首先检验马歇特锤击实验的过载量。

1．1马歇特锤击实验

过载量的检测采用标准传感器988来检测马歇特锤的过载量，其电压灵敏度为ε=51．62μV/gn。在已标定的马歇特锤锤头上固定一个标准传感器988。检测中，每次都将齿轮拨到第30个齿再释放锤头，以得到最大的过载量。开始反复锤击，用示波器观察988传感器输出的波形。每次锤击后得到的曲线大致相似，其中一次988传感器检测到的马歇特锤的过载曲线。此次捶击实验最大过载时的电压偏置为ΔU=1．84V，过载量H=εΔU，计算可得马歇特锤在本次实验中的最大过载量为35645gn，在高过载范围内，可以被视为高过载环境。进行10次锤击实验，记录传感器电压偏置并计算过载量，统计结果如表1所示。传感器电压偏置在1．5V～2V之间，过载量在29058gn～38745gn之间，都为高过载。马歇特锤击实验的过载量在高过载范围内，而且实验操作简单，便于重复，可以用来检验振荡器在高过载下的频率漂移。

1．2实验电路设计实验中硅振荡器选择

它是一款典型的可编程硅振荡器，输出频率范围为12．5kHz～6．67MHz，工作温度为－40℃～85℃，满足大多数应用要求［7］。实验电路如图2所示，其中电阻用来设置硅振荡器的输出频率。本次实验取，pH=4，采用5V电池供电。由芯片资料查得振荡器输出频率为500kHz。

1．3实验方法及结果

将10块带有LTC6909I型硅振荡器的电路板分别编号(01～10)。先给电路板上电，用示波器观察振荡器的输出波形，记录输出频率，计算频率绝对误差。每个振荡器测量10次。将10块电路板都固定在已标定的马歇特锤的锤头上，给电路板上电，开始锤击实验。反复对电路板进行锤击，每锤完一次用示波器采集一次振荡器波形，检验其是否正常工作，记录输出频率，计算频率绝对误差。锤击100次后，10块电路板上的振荡器均未损坏，各振荡器实验记录情况大体一致。限于篇幅问题这里只列举其中一个振荡器(06号)的实验记录。锤击前振荡器输出的频率及误差，锤击实验前10次及后10次记录的输出频率及误差如表3所示。由锤击前后记录的表格可以看出:LTC6909I型硅振荡器在马歇特锤击实验前后输出信号频率并无明显起伏。马歇特锤击实验后LTC6909I型硅振荡器的输出频率在505kHz～508kHz之间，输出频率的绝对误差在1．2%～1．5%之间，符合芯片资料中±2．5%的误差范围，为正常工作状态。实验表明:LTC6909I型硅振荡器输出的频率不受高过载实验的影响，高过载实验不会使LTC6909I型硅振荡器产生频率漂移。

2炮击实验及结果

2．1实验条件及过程

实验中的炮弹选用130#榴弹炮，侵彻距离为100m，侵彻靶体用混凝土靶(水泥稳定级配集料，21天养护期龄，抗压试验测试结果为4．5MPa)。实验前，在榴弹炮中装入高冲击测试记录器，用来记录炮击实验中的过载量。炮击实验前首先给01～10号电路板通电，用示波器测量每个硅振荡器的输出信号，输出波形均正常，06号硅振荡器炮击实验前输出波形。将10块电路板均固定于榴弹炮中，给电路板上电。开始侵彻实验，实验时炮弹出膛速度为910m/s。

2．2实验结果

炮击实验后得到高冲击测试记录器中记录的过载量，炮弹在膛内时平均过载量为8000gn，过载量峰值为16000gn;炮弹撞击混凝土靶后，着靶行程2．1m，峰值过载大于235510gn，平均过载值约19000gn。实验后，10块电路板上的硅振荡器均未发生损坏;用示波器测量各振荡器输出波形，波形正常，与实验前比没有变化。实验后06号硅振荡器输出波形。

3结论

LTC6909I型硅振荡器的输出时钟信号频率不受高过载环境的影响，反复的高过载实验不会使其产生频率漂移。硅振荡器能够承受高过载环境的考验，工程上可以替代石英晶体振荡器为系统提供时钟脉冲信号。

作者：赵冬青 赵杰 甄国涌 王强 陈倩 中北大学