（文章來源：國外電子測量技術，作者：張立恒?,?王少龍?,?高洪泉?）

引 言

爆炸沖擊波超壓測試儀是進行各種爆炸試驗必備的測試儀器，可重構數據存儲壓力儀是一種新型的爆炸沖擊波超壓測試儀器。該儀器不同于傳統的測試系統，它不需要引線電纜，而是將壓電傳感器、適配放大器、A／D變換器、存儲器、控制電路、接口電路及電池集合在一起，組成一個獨立的測試系統。它可以耐受較高的沖擊加速度、較高的環境溫度及環境壓力；能直接放入被測體內，在被測體工作過程中把信號記錄下來，然后取出裝置，用計算機讀出和處理數據。該壓力儀具有體積小、功耗低、精度高等特點。正是由于可重構數據存儲壓力儀的突出特點，其被廣泛應用于爆炸威力試驗。但是該壓力儀自帶的數據處理軟件功能卻十分有限。該軟件只能對所采集到的超壓數據逐一進行波形顯示和簡單讀取，不能滿足工程實際中對測試數據進行深入分析的需要。因此，需要對該軟件進行再次開發，使其能對所采集的數據能夠快速讀取并作進一步分析處理。MATLAB是一套高性能數值計算和可視化軟件，它集數值分析、矩陣運算、信號處理和圖形顯示于一體，作為一種開發性程序設計軟件在系統建模和仿真、科學和工程繪圖以及應用程序開發等方面有著廣泛應用。在圖形用戶界面設計方面，它可以使用M文件來創建圖形用戶界面（GUl），同時它還提供了一個方便高效的用戶界面開發環境（GUIDE），將所有GUI所支持的用戶控件都集成起來，并提供界面外觀、屬性和行為響應方法的設置方法。使用GUIDE創建GUI對象執行效率高，可以交互地進行組件布局，還能生成保存和發布GUI的對應文件。由于MATLAB在界面開發方面有著獨特的優勢，本文用MATLAB語言對爆炸沖擊波超壓測試儀數據處理軟件進行二次開發。

1 數據讀取程序設計

對于大多數用戶，MATLAB函數load和save為裝載和存儲數據提供了足夠的工具。利用以擴展名為．mat結尾的文件名，load和save假定數據是以與平臺無關的二進制格式保存，或者用稱之為flat的ASCII文件格式保存。當文件格式非flat ASCII或．mat時，MATLAB提供了基于C語言的低級文件I／O函數。用這些低級文件I／O函數，MATIAB可以讀寫任意文件格式。

該壓力儀的數據處理軟件默認采集數據的存儲格式為．dpr格式，此數據格式并不是MATLAB可以直接讀取的數據格式，因此需要用MATLAB的低級文件I／O函數對采集數據進行讀取。通常情況下，在使用MATLAB對文件進行讀取時，需要知道所讀取文件數據的長度和存儲精度，而．dpr格式測試數據的存儲狀態事先并不清楚，所以需要用不同精度格式對此文件進行嘗試性判讀。通過判讀可知：此文件需要分別用‘*char’、‘long’和‘short’三種格式進行讀取，其中用‘short’格式讀取的數據是采集到的4 194 304個超壓信號數據。圖1為．dpr文件的讀取流程。其中，P為壓力儀采集到的超壓數據，T為超壓數據所對應的采集時刻。

圖2為用該程序讀取的超壓數據和用壓力儀自帶軟件讀取的超壓數據對比圖。其中，上部分為用壓力儀自帶程序讀出的超壓數據，下部分為用MATLAB編程讀取到的超壓數據。可以看到用MATLAB程序讀取到的超壓數據和壓力儀自帶軟件讀取的超壓數據完全一致，這樣就町以對采集到的超壓數據進行進一步分析處理。

2 圖形用戶界面開發

圖形用戶界面（graphical user interfaces，GUI）是由窗口、光標、按鍵、菜單、文字說明等對象（Objects）構成的一個用戶界面，用戶通過一定的方法選擇、激活這些圖形對象，以實現計算、繪圖等功能。如果所需要的數據分析程序比較單一，那么一般不會考慮GUI的制作。但是如果需要向別人提供應用程序，進行某種演示，制作一個供反復使用且操作簡單的專用工具，那么圖形用戶界面就是最好的選擇之一。

由于超壓測試工作需要一個使用方便、快速、直觀而且操作簡單的程序，所以本文為超壓測試儀的．dpr文件讀取程序設計了相應的圖形用戶界而。在MATIAB下建立一個圖形窗口由命令figure完成，每執行一次figure命令就產生一個圖形窗口，這些窗口都被自動分配一個句柄。在圖形窗口中有一系列對象，每一個對象有一個句柄和它相關，每一個對象可以設置和改變屬性。在圖形窗口中，坐標軸和用戶界面等對象足圖形窗口的子對象，而線條、文本、表面和圖像等是坐標軸的子對象。每個父對象中可以包含一個或多個子對象，所有創建的對象當父對象小存在時，都會首先自動創建它們。圖3為所設計的超壓測試儀數據分析程序界面。使用時，只需用輸入傳感器編號、傳感器相對于爆炸裝置的距離以及測試數據存放的地址，程序可以一次性讀取試驗中所有壓力儀的測試數據，并且能夠自動判讀各個距離卜所測超壓的峰值、計算沖擊波的正壓作用時間、沖量以及沖擊波傳播的平均速度。這樣就得到了爆炸沖擊波的基本參數，從而可以進一步對爆炸沖擊波進行威力評估。

3 應用實例

為了檢驗該程序的實用性，在某次自由空間的TNT靜爆試驗中，對該程序進行了應用。試驗工況：TNT的質量為35kg，爆高為1．2 m，起爆方式為兩端起爆，16個可重構數據存儲壓力儀分兩路分別布置在距爆點投影中心5 m、6 m、8m、10 m、12 m、14 m、17 m、20 m的位置處。

用雷管引爆TNT炸藥后，用可重構數據存儲壓力儀采集TNT的爆炸沖擊波，信號采集完成后用壓力儀自帶軟件對壓力儀存儲的數據進行存取，然后用開發程序對所采集到的數據進行分析處理，從而得到此次爆炸產生的沖擊波的主要威力評估參數。表1列出了利用該程序計算得出的爆炸沖擊波超壓的主要參數，圖4顯示了壓力儀在不同距離處采集到的爆炸沖擊波的波形圖，圖5和圖6分別為超壓峰值、沖擊波平均傳播速度、正壓作用時間以及沖量隨距離的變化曲線。

從以上圖表中對TNT爆炸沖擊波的測量數據有一個清楚直觀的了解，并且由圖6可以看到壓力儀在10 m處所測數據不是有效數據，因為該點測得的正壓作用時間和沖量都出現了異常。

4 結束語

（1）通過對壓力儀存儲數據格式的分析，用MATLAB讀取到壓力儀的測試數據，并根據實際測試需求，開發了基于圖形用戶界面的數據讀取分析程序，該程序具有良好的人機交互性，可以簡單、方便地對所測數據進行分析處理。

（2）經過實際應用，該程序可以快速、準確地判讀出一次爆炸中所有測試點的威力評估參數，省掉了人工判讀時的繁雜程序和人為誤差，節約了時間，并且可以直觀判斷出所測數據是否有效，有利于對爆炸威力進行準確評估。

（3）此程序基于MATLAB7．0中的GUIDE模板編制，具有很好的可擴展性，可以在今后的應用中根據不同需求對該程序的功能做進一步拓展，比如在進行數據讀取之前進行數字濾波等。

責任編輯：gt