1 研究的背景及意义
战斗部是各类弹药和导弹毁伤目标的最终毁伤单元，主要由壳体、战斗装药、引爆装置和保险装置组成。现代战争对战斗部的杀伤威力或毁伤效率提出了更高的要求，同时也要求优化引信与战斗部的配合效率。目前世界各国都在积极研制与发展采用各种毁伤机理的新型战斗部技术，以提高弹药和导弹的高效毁伤能力。它的毁伤机理是通过装填物与目标的高速碰撞或装填物的自身特性反应，产生或释放出具有机械、热、声、光、电磁、核、生物等效应的毁伤元，如冲击波，破片，热效应，地震波等一系列效应。但是在战斗部的毁伤威力评估中，热辐射效应、冲击波毁伤、破片毁伤是非常常见的重要指标，而对其爆炸产生的地震效应的评估较为少见。
当战斗部在空中爆炸（地面以上一段距离）后，其产生的冲击波垂直撞击正下方的地面发生正反射时，会有一部分能量转换为地震波。冲击波继续向外传播时，不断与地面碰撞发生斜反射时，也同样会产生地震波。地震波是一种弹性波，其距离衰减速度比空气冲击波要慢的多，因此具有远距离传输和作用的能力，可以对电子仪器设备、相关武器装备等实施毁伤和干扰，使人员产生严重不适甚至可使作战人员丧失战斗力。大当量的战斗部爆炸产生的地震波对周围地面上的房屋建筑、目标前行装甲，以及地面下的掩体和工事内的设备等都会造成不同程度的毁伤。因此在战斗部威力评价过程中，地震波的毁伤作用不可忽视。无论是要评估战斗部的毁伤威力，还是要利用爆炸场地震波实现对目标的毁伤和干扰，进行军事防御，或者是控制爆炸地震波对周围环境人员设施的影响，都需要掌握爆炸地震现象的基本规律[1]
目前在对地震波的研究中，国内外学者对爆破地震波的研究较多，且大多研究背景是地下，水下爆破。即使有部分文献对地面以上爆炸场地震波特性进行了研究，但研究的当量较小，多为几千克到几十千克，对于几百到几千千克的大当量的战斗部在地面以上爆炸产生的地震波的研究非常少见。用空气冲击波压力测试和模拟目标毁伤评价燃料空气炸药( FAE) 爆源爆炸空气冲击波威力的不足 基于上述情况，本课题对大当量的温压战斗部爆炸场地震波测试进行研究，根据爆炸场地震波的特性和测试现场的实际状况，选定测试量和测试传感器，设计测试方案，进行实验测试，研究数据处理方法，为爆炸场地震波的测试提供有效可行的方案。
2 爆炸地震波测试方法研究
对于爆炸地震波振动强度，国内外广泛采用质点振动速度、加速度或位移作为衡量标准。以质点振动速度作为标准的优点在于它能够把地震波所产生的地应力与所带的能通量,以及结构中所产生的内力和动能之间的关系联系起来;以质点振动加速度为标准的优点是和爆炸地震产生的惯性力密切相关,有易于对建筑物应力和爆炸荷载的分析[2]。大量的测试资料和工程实践表明,在装药量、爆心距相同的情况下,地面质点振动速度的变化范围较小,并且振动速度和岩土性质的关系不是很大,地面质点振动速度和建筑物破坏的关联最密切。所以，各国都逐渐采用质点振动速度作为衡量爆炸震动强度的物理量。一般情况下,我国采用爆炸地震波的垂直振动速度作为分析的依据，因为大量实践表明水平振速一般只有垂直振速的一半[3]垂直速度对爆炸毁伤具有决定性的作用。
爆炸地震波不同于一般的振动波，它的测试系统比一般的振动测试系统复杂的多。而在测试系统的搭建中，比较重要的就是传感器的选择比较传统的地震波传感器是基于电磁原理的动圈式速度型传感器，这种传感器不需要供电，但体积较大[4]，灵敏度低，存在非线性,易于受到外界干扰[5]。新型的传感器有利用MEMS技术开发的传感器，基于MEMS电容传感技术的加速度传感器具有体积小，精度高，灵敏度高，动态范围大等优点[5]。如美国I/O公司的Vector系列MEMS数字加速度计[6]，AD公司的ADXL系列MEMS加速度计，法国sercel公司生产的DSU3数字检波器，美国ION公司推出另一种SVSM型数字检波器[7]，这两种常用结构的数字检波器均以电容式MEMS传感器为核心。中国科学院微系统与信息技术研究所已研究出了可供野外试验的MEMS加速度传感器[8]。此外有利用光纤技术设计的加速度地震波检波器，天津大学研制了全光纤的加速度地震检波器，可同时检测3个轴向的加速度，具有并行、实时、高分辨率、高灵敏度检测及抗电磁干扰等优点。 随着距离增大 ,振动频率逐渐降低,大多数情况下爆破地震频率范围在 30 ～ 300 Hz [9]。市场可供选择的振动速度传感器频率范围一般在 10 ～ 500 Hz ,基本能满足要求。但是在爆破振动测试场合中，振动含有频率很低的成分。一般很难找到符合要求的测量传感器，因此必须对传感器的动态性能进行改进，扩展工作频带。磁电式振动速度传感器输出信号大 、后续电路简单 、抗干扰能力强，在低频传感器中得到广泛应用[10]。但是由于磁电式传感器具有内部有运动件 , 结构强度较弱 . 且尺寸大，重量大的特点，下限频率不能满足超低频振动的测量要求，因此需要一定的动态补偿措施来改进此类传感器的频率特性。一般采用软件设计和硬件设计两种方法对速度传感器的动态性能进行改善，以达到降低下限测量频率的目的。俞阿龙以振动速度传感器动态实验数据为基础 , 通过小波神经网络训练来确定传感器幅频特性补偿网络，获得了很好的效果[11]。
在传感器的设计安装上，尽量直接安装速度传感器。美国Dowding博士研究表明，在地表振动幅值不大，频率不高时，可直接将传感器置于地表，周围用石膏粘附。现在有些传感器安装有磁座, 比较方便、可靠, 可在地表下埋入(胶结)一块小铁板, 将传感器磁座直接吸引固定在铁板上。铁板较小, 而且薄, 对振动波形干扰不大, 磁座式传感器值得推广。本课题中需要根据特定的工作环境，设计传感器的安装方式。
3 数据处理方法现状
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