弹丸发射时火药急剧燃烧产生强大推力将弹丸弹出,此过程中产生的反推力、膨胀气流以及弹丸与筒内壁的碰撞都会使筒体产生剧烈振动,筒体振动的强烈程度将直接影响弹丸打击精度,从而减小杀伤力,因此对筒体的三维振幅测量是航天航空领域不可或缺的指标。火药燃烧瞬间产生浓烈黑烟,弹丸与筒体的碰撞以及弹丸出筒时筒内压力的释放都会产生轰鸣声,并伴随着刺眼的火光,在此环境下就对测量三维振幅的仪器及方法提出了更高的要求。由于弹丸弹出,筒体所受压力减小,导致物体与水平面倾角增大,筒体将产生缓慢抬高的趋势,并且不会回到起始点,此段抬高的位移属于低频信号,即为永久位移。本文针对上述恶劣环境下对三维振幅的测量以及对永久位移产生的问题,研究探讨了两种三维振幅测量方法:(1)基于绳索式位移传感器搭建振动位移测量平台,将筒体三维空间位置的变化转换为三维坐标的变动。该方法依据三球交会定位原理,以绳索式位移传感器出线点为球心、拉线伸出长度为半径画球,最终三球将交于两点,列出方程并利用MATLAB进行方程组解算;将三个传感器出线点置于三维空间坐标的X,Y,Z轴线上,能大大减少方程组计算量,提高了运算效率;解算出的数据结合ORIGIN数字滤波、平滑曲线、去零位等处理,最终转化为被测物体在空间三维坐标内的相对位移变化量。测试结果表明:此测量方法操作简单直观,方案价格低廉,在0~100mm范围内,精度误差优于2mm,较好的解决了三维振幅位移变化的测量。(2)基于加速度计传感器感知筒体的加速度连续变化,后续通过对加速度分段积分得到振动位移变化曲线。通过对比传统的频域二次积分、时域二次积分、频域—时域混合积分探讨了基于时域积分的数据分段法,根据加速度感知曲线在时域上的不同特征进行分段积分,去除长时间时域积分的误差积累。根据每一段物体振动情况对数据进行不同的处理,最终利用时域积分得到位移曲线。通过对加速度数据的积分处理得到的振幅位移曲线与标准位移计实测数据对比,位移曲线最大峰值误差低于16%,永久位移误差低于20%,实验结果表明利用数据分段法能较好反映筒口处真实振动位移趋势。