浅谈炮弹引信的安全性设计

火炮自从有了炮弹,就有了引信,因为引信是其在特定时爆炸所必备的要件。炮弹引信炮口的保险性能是一个很重要的安全性能,也因此其设计的指标也一直是各个专家所广泛关注的焦点。炮弹引信炮口保险距离设计指标,不但炮弹的弹丸威力有关,它还涉及了弹丸的初速。对于火炮榴弹、舰炮等等炮弹,引信炮口保险的指标一般可以按照弹径的400倍来确定。本文只是对炮弹引信的安全性设计进行浅显的分析,但是无论对于各个国家来说,炮弹的引信确实是很多研发机构所注重了一项技术。     

直接频率合成技术在引信时间装定中的应用

小口径速射炮系统 ,通过炮口快速装定 ,达到对目标更高的毁伤概率。该装定系统在弹丸发射时 ,根据弹道参数解算出装定时间信息 ,然后将这一时间信息经编码、调制后向外发送。在弹丸飞离炮口的瞬间 ,将这一时间信息传输该引信 ,实现引信的实时炮口快速装定。该文通过对引信的装定系统进行分析 ,结合直接数字频率合成技术 (DDFS)的特点 ,将DDFS用于引信装定系统中 ,实现对编码信号的FSK调制 ,以满足装定系统数据传输率高、数据传输实时、快速的要求。     

全弹道电磁信号测试与分析技术研究

全弹道电磁环境对引信特别是电引信的设计非常重要。该文分析了弹丸在全弹道飞行过程中的运动规律及电磁环境特性，并利用装载于弹丸内的线圈敏感全弹道的电磁信号。利用弹内存储测试系统开展了射击试验并获取到有效信号。结果表明，该方法获取的信号可反映出弹丸的加速、出炮口、弹道上旋转、碰靶等各个阶段的运动特性。该研究结果可用于引信设计，为引信发射环境识别与点火控制提供有效手段。     

光纤布拉格光栅应变传感器炮口初速测试技术研究

在对光纤布拉格光栅应变传感原理分析的基础上,提出了一种易实用化的,能够实现武器弹丸炮口初速测试的方法,介绍了系统的基本组成,对光栅布拉格传感器弹丸炮口速度测试原理和方法进行了分析.和传统的测试方法比较,该测试方法能够实时连续测量火炮发射时每发弹丸的炮口初速,可以用于弹药可编程引信的实时装定,提高空爆弹药的杀伤力,也可以用于对火炮身管寿命的分析.     

引信膛内三轴加速度测试

引信作为炮弹最关键的组成部分,由于膛内的恶劣环境影响,引信所受到的超高加速度对引信的可靠性至关重要。本文设计了一种基于弹载测试技术的微型三轴加速度测试系统。该微型测试系统替代原先引信的位置,同时将高g值三轴加速度传感安装在引信最薄弱的地方。MSP430F149单片机作为系统的主控制器,通过对三轴加速度在膛内整个过程的输出的信号进行采集、存储,从而获得引信在内弹道所受到的加速度值。本设计系统对弹丸、火炮以及引信的设计和研究具有十分重要的参考价值。     

基于霍尔元件阵列的缺陷漏磁检测技术研究

利用高灵敏度霍尔器件,设计研制了多通道阵列式漏磁检测传感器及信号处理电路.对不同几何参数的铁磁性试件缺陷进行了检测实验研究,该漏磁检测系统可实现地磁场激励和人工弱磁激励下的缺陷信号图像显示.探讨了基于多通道漏磁信号的缺陷表示方法,并利用人工神经网络技术对基于多通道传感器漏磁信号的缺陷反演问题进行了初步研究,表明利用霍尔元件阵列检测装置和人工智能信息处理方法,可以实现多通道漏磁信号与缺陷参数的非线性拟合,进而实现漏磁检测中的缺陷定量化分析.     

近炸引信炮口保险距离的计算

该文以国外某舰炮弹药无线电近炸引信为例,分析研究了该无线电近炸引信炮口安全保险距离有关的参量,通过对火药燃烧时间和电路延迟时间的计算推出了几种不同情况下该无线电近炸引信炮口保险距离,分析计算方法具有普遍性。     

自安装井口平台外输海底管道疲劳拉伸磁记忆性能研究

为研究自安装井口平台外输海底管道在地磁激励下疲劳拉伸过程中X80钢表面磁场信号变化规律，使用MTS810 250疲劳拉伸试验机对X80钢的拉伸试样进行了不同载荷下的疲劳拉伸试验。实验过程中借助磁记忆传感器对拉伸试样表面的磁记忆信号变化进行监测，借助手持显微镜观察疲劳过程中试样疲劳破坏情况，借助扫描电镜对断裂后的断口进行分析。结果表明：磁记忆对拉伸疲劳损伤敏感，并归纳提出了以切向信号极值、切向梯度信号极值的连线斜率为特征值的X80钢拉伸疲劳损伤敏感的磁记忆检测参数体系，为磁记忆检测方法的现场应用奠定了基础。     

基于有限元法的引信保险机构动态特性分析

针对保险机构的解保失效,在对实测过载信号进行详细分析的基础上,介绍了通用机械引信保险机构的构造和工作原理,建立了动力学模型,并将不同过载的实测出炮口数据以不同方向施加到仿真模型上,利用有限元软件ANSYS中的LS—DYNA模块对保险机构进行动力学仿真。结果表明,该底排弹引信在出炮口瞬间承受的大过载以及在过载中叠加的大量的高频振荡信号是导致底排弹在出炮口瞬间早炸的主要原因。     

弱磁场激励下基于阵列磁传感器的缺陷检测方法

研究在弱磁场激励条件下,铁磁性材料试件16MnR在动载荷拉伸实验中的损伤检测问题。 基于巨磁阻芯片设计了新型阵列磁传感器,搭建了铁磁构件磁信号检测系统;对不同载荷循环阶段的试件表面磁信号进行了拾取,并利用小波变换有效地抑制了噪声干扰。 最后,对降噪后的磁信号进行C扫描成像,实现了弱磁场激励下试件损伤发展过程的磁信号成像显示。 该结果可为铁磁性试件疲劳损伤的在位检测提供一种新型检测方法。      

肿瘤热疗交变磁场中场强分布测量装置

为了得到热疗用交变磁场场强的空间分布,设计并研制了基于DSP的磁场测量装置.该装置由3个部分构成:交变磁场传感器、感应电压信号处理采集模块和线圈传感器的三轴运动导轨.交变磁场传感器由面积很小的单匝线圈构成,相对较大的磁场分布空间,通过小线圈的磁场可近似视为均匀.线圈测得的磁场信号经过前端处理转化为数字信号.通过三轴运动导轨控制传感器的位置可以得到空间各点的磁场强度信号.由于DSP F2812具有良好的运动控制功能以及片载A/D较高采样的频率,可用来控制整个系统.根据磁场强度的分布可以确定热疗中升温效果最好的空间.     

各向异性磁阻传感器在车辆探测中的应用

研制了一种基于各向异性磁阻(AMR)传感器的车辆探测器.该车辆探测器由三维AMR传感器及相应的信号处理电路组成.当车辆驶过探测器上方时,车辆的存在将会引起周围磁场的变化,三维AMR传感器输出将发生相应的变化,根据AMR传感器的输出可判断周围空间内车辆的存在与否.对该探测器的特性进行了实验研究.实验结果表明:当车辆分别沿南北向、东西向通过AMR传感器上方时,传感器输出变化规律不同;该探测器可实现车辆探测.     

水下铁磁性腔体外部感应磁场研究

在水下铁磁性腔体上测量地磁场必须消除干扰磁场的影响,其中感应磁场是干扰磁场的主要组成部分,它随着腔体方位的变化而变化。分析腔体感应磁场的有限元计算方法,建立二维、三维数学模型,重点是采用有限元积分法添加了Neumann边界条件,得到了腔体感应磁场方程。通过将二维模型的解析解与数值解相比对,验证了二维和三维感应磁场方程的正确性,从而运用数值计算方法得到腔体位置、姿态变化时感应磁场的分布。     

磁阻传感器及其在飞行体姿态测试中的应用

介绍一种新型高灵敏度磁阻传感器的工作原理和使用方法,并用该传感器对飞行体的姿态进行了测量.根据线圈切割地磁场磁力线产生感应电动势的原理,通过理论推导得出飞行体姿态测试的计算方法,设计了一种基于磁阻传感器的姿态测量系统,并对其实验数据进行了分析和处理.     

基于最小二乘的地磁场测量误差补偿技术研究

地磁导航中获取地磁场的精确测量值是进行地磁匹配导航的前提和基础。论文针对实际地磁测量中磁力仪易受环境磁场干扰带来的影响补偿效果的问题，首先分析了软磁误差以及硬磁误差对磁场测量的影响效果，建立了地磁测量误差的参数化模型。采用ANSYS仿真软件，通过3对内径不同的亥姆霍兹线圈产生了3个方向的匀强磁场，从而实现了对地磁场的模拟。在此基础上，将磁力仪和干扰源建到仿真模型中，通过360度旋转磁力仪分别得到了有干扰和无干扰时的三维磁场值，然后采用最小二乘算法对模型参数进行了估计，最终实现了对磁场测量误差的补偿。仿真结果表明，该方法简单易行，简化了参数的求解过程，具有较高的误差补偿能力，地磁测量误差可以从20 000多纳特减少到几个纳特。     

基于磁传感器组合的高旋弹横滚角测量方法

针对三轴磁传感器与加速度计组合对于弹体的姿态测量存在难以消除或补偿掉有害加速度的问题,设计了一种磁传感器组合的布阵方式.两磁传感器成一定角度安装,并根据传感器布阵方式提出了两种新的解算方法,即零交叉法和极值比值法,使之适用于有线加速度的载体.推导了磁场在磁传感器敏感轴方向上的数学表达式,论证了两种解算方法并进行了数值仿真,在此基础上比较了两种方法,并分析了其误差产生的原因.结果表明:两种方法均适用于高转速弹体横滚姿态和转速的测量;与零交叉法相比,极值比值法获得的姿态角信息多且是单值的,解算的姿态角更为准确且误差衰减较快,优于零交叉法.     

地磁场对焊枪高度跟踪的影响及减小方法

应用地球磁场理论对GMR磁传感器在焊接过程中焊枪的高度跟踪问题进行系统分析与研究.实验结果表明,采用模拟实验方法,对GMR和放大电路分别采用屏蔽和非屏蔽措施,在正常的工作电压、焊枪与工件的垂直高度为5.0 mm以及地磁场Z分量为26971 nT时,测得地磁场分量Z引起焊枪的高度变化高达5%,即0.3 mm;此外,结合不同纬度地区的地磁分布情况,得出了桂林与满归两地之间因地磁场影响造成的焊枪高度误差也可高达5.5%即0.3 mm以上.从而证明了这种焊枪高度跟踪检测传感器明显地受地磁地影响.为了减小其影响,采用磁法勘探中磁场补偿原理进行补偿,为电弧焊接非接触检测提供了一种新的方法.     

Magnetic rotation imaging method to measure the geomagnetic field

A new imaging method for measuring the geomagnetic field based on the magnetic rotation effect is put forward. With the help of polarization property of the sunlight reflected from the ground and the magnetic rotation of the atmosphere, the geomagnetic field can be measured by an optical system installed on a satellite. According to its principle, the three-dimensional image of the geomagnetic field can be obtained. The measuring speed of this method is very high, and there is no blind spot and distortion. In this paper, the principle of this method is presented, and some key problems are discussed.     

Magnetic rotation imaging method to measure the geomagnetic field

A new imaging method for measuring the geomagnetic field based on the magnetic rotation effect is put forward. With the help of polarization property of the sunlight reflected from the ground and the magnetic rotation of the atmosphere, the geomagnetic field can be measured by an optical system installed on a satellite. According to its principle, the three-dimensional image of the geomagnetic field can be obtained. The measuring speed of this method is very high, and there is no blind spot and distortion. In this paper, the principle of this method is presented, and some key problems are discussed.     

基于MEMS加速度计的波高测量装置

利用加速度计浮标对海洋特定的参数波高进行监测。加速度计浮标运用三轴加速度计、陀螺仪、强磁场计以及电磁罗盘模块作为核心电路,利用惯性导航原理,采用四元素法进行坐标转换,并用低通滤波算法对采集信号进行处理,将滤波后的信号值进行二次积分可获取轴向位移,其中Z向位移用来计算波高,同时运用倾角测量原理计算上跨零点处浮标与水平面倾角,并用电子罗盘进行校正,以此来判断波向的方法。使用该波高测量装置对一系列波浪进行测量,并与电容波高传感器进行对比,实验结果表明:运用加速度计浮标测得竖直方向位移曲线,与电容式波高传感器实测曲线相比一致性较好,针对测量结果进行对比发现频域内分析方法误差更小。因此基于陀螺仪和加速度计的波浪观测装置能够满足波浪实验测量需求。