CN111879188B - 一种用于侵彻多层硬目标的智能双通道触发装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于侵彻多层硬目标的智能双通道触发装置和方法，包括薄膜线圈、柔性“通断”传感装置以及与薄膜线圈和柔性“通断”传感装置相匹配的调理电路、模数转换电路和微处理器；在飞行体的壳体内壁粘贴薄膜线圈，将飞行体壳体磁化；当满足预定层数就会发出触发信号Ⅰ；柔性“通断”型传感装置由柔性“通断”型传感器、钛合金导管和底座构成；将四根钛合金导管沿着飞行体的壳体内壁伸入到飞行体内部顶端，钛合金导管的端部通过底座固定，飞行体内部的装填物也对钛合金导管起固定作用；将四根柔性“通断”型传感器分别放在钛合金导管里，当信号满足触发条件就会发出触发信号Ⅱ；同时接收到触发信号Ⅰ和触发信号Ⅱ时，所述智能双通道触发装置才会触发。

Description

一种用于侵彻多层硬目标的智能双通道触发装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于侵彻多层硬目标的智能双通道触发装置和方法，属于侵彻领域。

背景技术

在侵彻多层硬目标时，存在计层不准确、触发时机不精确等问题。计层不准确是由于：①对多层目标侵彻时，由于存在大量震荡信号，以及层间过载粘连的问题，使得计层精度难以保证，容易发生误判；②加速度传感器有零漂现象，会导致层数识别不准；③在高冲击下加速度传感器损坏的几率很大，低的存活性导致整个侵彻过程中毁伤效果大打折扣。触发时机不精确是由于触发判断失误，导致过早或者过晚的触发，从而未达到对目标的最大毁伤效果。

发明内容

针对侵彻多层硬目标时，存在计层不准确、触发时机不精确的问题，本发明提出了一种用于侵彻多层硬目标的智能双通道触发装置。该装置通过薄膜线圈感知磁场变化来识别侵彻多层硬目标的层数，通过柔性“通断”传感装置感知压力信号来识别最佳触发时机。当侵彻到预定层且是最佳触发时机时，薄膜线圈和柔性“通断”传感装置就会共同发出触发信号。

本发明提供的一种用于侵彻多层硬目标的智能双通道触发装置，该装置包括薄膜线圈、柔性“通断”传感装置以及与其相匹配的调理电路、模数转换电路和微处理器；

在飞行体的壳体内壁粘贴薄膜线圈，将飞行体壳体磁化，在侵彻多层硬目标时，壳体在微观上内部磁畴结构发生改变，宏观上表现出来的就是磁场的变化。变化的磁场会导致穿过薄膜线圈的磁通量发生变化，薄膜线圈就会产生感生电动势。在每次侵彻过程中，薄膜线圈产生的感生电动势先是迅速增大然后迅速减小，信号近似为脉冲式电压信号；

薄膜线圈产生的感生电动势为脉冲式电压信号，该信号传递给调理电路，调理电路由放大电路和滤波电路构成，调理电路连接模数转换电路，模数转换电路连接微处理器。调理电路一方面将信号放大到模数转换电路要求的电压范围，另一方面可滤掉部分干扰信号。然后将电压信号通过模数转换电路转化成数字量后送至微处理器，再利用相关滤波算法进一步滤波，得到干扰较小的脉冲式电压信号，最后根据脉冲个数进行计数，当满足预定层数就会发出触发信号Ⅰ。

柔性“通断”型传感装置由柔性“通断”型传感器、钛合金导管和底座构成；将四根钛合金导管沿着飞行体的壳体内壁伸入到飞行体内部顶端，通过底座固定钛合金导管，飞行体内部的装填物也对钛合金导管起固定作用，然后将四根柔性“通断”型传感器伸入到钛合金导管内一直到内部顶端。将四根柔性“通断”型传感器分别放在钛合金导管里，柔性“通断”型传感器由两层非金属绝缘套、一层金属导电套和金属导电内芯构成。

钛合金导管、薄膜线圈、调理电路和微处理器均设置在飞行体内部。

当飞行体在侵彻目标过程中壳体强度不足时，壳体发生较大变形，钛合金导管也随之变形，钛合金导管局部压迫柔性“通断”型传感器，使传感器直径压缩到原始尺寸的一定比例后，柔性“通断”型传感器导电内芯就会和金属导电套接触导通输出电压信号。调理电路将传感器输出的电压信号滤波处理，防止干扰信号误触发。信号经过调理后通过模数转换电路转化成数字量输送给微处理器对信号进行数字滤波和判定，当信号满足触发条件就会发出触发信号Ⅱ。只有同时接收到触发信号Ⅰ和触发信号Ⅱ时，所述智能双通道触发装置才会触发。

本发明提供了一种用于侵彻多层硬目标的智能双通道触发方法，包含以下步骤：

步骤1：将飞行体的壳体用高强度磁铁磁化；

步骤2：设计薄膜线圈，薄膜线圈的设计要考虑其所处的测试环境，以及尽可能产生更大的感生电动势，同时降低地磁的影响；

薄膜线圈的基板采用聚酯薄膜材料制成，聚酯薄膜材料具有更大的灵活性，在一定范围的形变（弯曲、折叠、扭转、压缩或拉伸）下不会损坏，在一定程度上能适应不同的工作环境。考虑到薄膜线圈能贴在壳体内壁且不影响其内部的其他结构，所以薄膜线圈尽可能地薄，因此加工基板厚度为0.2mm。

为了提高感生电动势，尽可能地增加薄膜线圈匝数，薄膜线圈材质选择高电导率低阻抗的材质，采用覆铜缠绕方式覆在基板上，铜丝直径0.1mm。线圈尽可能地密集但又不会相互短接，每圈相隔约0.05mm。基板正反面的薄膜线圈采用对称设计，同时正反面的薄膜线圈通过中心的一个通孔连接来抵消地磁的影响。在覆铜层上面再覆盖一层绝缘层，用来对薄膜线圈内部结构绝缘。薄膜线圈通过特制高粘度双面胶粘贴在壳体内壁。

步骤3：薄膜线圈输出信号给调理电路，调理电路由放大电路和滤波电路构成，薄膜线圈输出得电压信号通过放大电路可将原始信号放大到模数转换电路要求的电压范围，滤波电路可滤掉部分干扰信号。

步骤4：调理电路输出的信号通过模数转换电路转化成数字量送至微处理器，利用相关滤波算法进一步滤波后，得到干扰较小的脉冲式电压信号，根据脉冲个数进行计数，当满足预定层数就会发出触发信号Ⅰ。

步骤5：使用柔性“通断”型传感装置来感知壳体破裂挤压信息。柔性“通断”型传感装置由柔性“通断”型传感器、钛合金导管和底座构成。

将四根钛合金导管沿着飞行体的壳体内壁伸入到内部顶端，通过底座固定钛合金导管，飞行体内部的装填物也可对钛合金导管起固定作用，然后将四根柔性“通断”型传感器伸入到钛合金导管内一直到内部顶端。柔性“通断”型传感器由两层非金属绝缘套、一层金属导电套和金属导电内芯构成。金属导电内芯和金属导电套材质选用高电导率、低电阻率的铜，非金属绝缘套选用PE塑料。

将四根柔性“通断”型传感器分别放在钛合金导管里，钛合金导管有强度高、抗腐蚀性好、导热弹性小和低温性能好等特点，所以钛合金非常适合作柔性“通断”型传感器的金属套。当飞行体在侵彻目标过程中壳体强度不足时，壳体发生较大变形，钛合金导管也随之变形，钛合金导管局部压迫柔性“通断”型传感器，使传感器直径压缩到原始尺寸的一定比例后，柔性“通断”型传感器导电内芯就会和金属导电套接触导通输出信号。

步骤6：将传感装置输出的信号给调理电路，调理电路由放大电路和二阶低通滤波器组成，通过放大电路可以将信号放大到模数转换电路要求的电压范围，通过滤波器可以将干扰滤除，防止微处理器无法识别正确的信号而造成误触发或者不触发。

步骤7：信号经过调理电路后通过模数转换电路转化成数字量就可以送至微处理器，微处理器一方面可利用相关滤波算法进一步滤波，另一方面可对信号进行判断，如果满足触发条件就会发出触发信号Ⅱ。只有同时接收到触发信号Ⅰ和触发信号Ⅱ时，所述智能双通道触发装置才会触发。

本发明的有益效果：

（1）避免了在侵彻过程中，由于振动响应与过载信号粘连在一起使得有效信号无法识别的问题；

（2）薄膜线圈基本不会产生零漂；

（3）能抗更高的冲击，具有更高的存活性，可多次重复使用；

（4）结构更加简单，响应更快，成本更低；

（5）在侵彻过程中，能够做到在合适时机触发，增强毁伤威力。

附图说明

图1为智能双通道触发装置原理框图；

图2为飞行体内部薄膜线圈剖面图；

图3为薄膜线圈正面示意图；

图4为薄膜线圈反面示意图；

图5为飞行体内部柔性“通断”传感装置剖面图；

图6为柔性“通断”传感装置示意图；

图7为柔性“通断”传感器正视图；

图8为柔性“通断”传感器左视图；

图9为柔性“通断”传感装置工作原理图。

图中：1a-飞行体，1b-薄膜线圈，1c-调理电路，1d-模数转换电路，1e-微处理器，1f-钛合金导管，1g-飞行体填充物，1h-柔性“通断”传感装置底座，2a-正面基底，2b-正面线圈，2c-正面通孔，2d-正面绝缘层，2e-正面输出端接口，3a-反面基底，3b-反面线圈，3c-反面通孔，3d-反面绝缘层，3e-反面输出端接口，4a-非金属绝缘外套，4b-金属导电套，4c-非金属绝缘里套，4d-金属导电内芯， 5a-侵彻目标，5b，5c，5d-钛合金导管随飞行体撞击过程中的三种不同状态。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例1：

如图1~9所示，一种用于侵彻多层硬目标的智能双通道触发装置，包括薄膜线圈1b、柔性“通断”传感装置以及与薄膜线圈1b和柔性“通断”传感装置相匹配的调理电路1c、模数转换电路1d和微处理器1e；

在飞行体的壳体内壁粘贴薄膜线圈，将飞行体壳体磁化，在侵彻多层硬目标时，壳体在微观上内部磁畴结构发生改变，宏观上表现出来的就是磁场的变化；在每次侵彻过程中，薄膜线圈1b产生的感生电动势先是迅速增大然后迅速减小，薄膜线圈1b产生的感生电动势为脉冲式电压信号，该信号传递给调理电路1c；调理电路1c由放大电路和滤波电路构成，调理电路1c连接模数转换电路1d和微处理器1e；调理电路1c一方面将信号放大到模数转换电路要求的电压范围，另一方面可滤掉部分干扰信号；然后将电压信号通过模数转换电路转化成数字量后送至微处理器；再利用相关滤波算法进一步滤波，得到干扰较小的脉冲式电压信号，最后根据脉冲个数进行计数，当满足预定层数就会发出触发信号Ⅰ；钛合金导管、薄膜线圈、调理电路和微处理器均设置在飞行体内部；

柔性“通断”型传感装置由柔性“通断”型传感器、钛合金导管1f和底座1h构成；将四根钛合金导管1f沿着飞行体的壳体内壁伸入到飞行体内部顶端，钛合金导管1f的端部通过底座固定，飞行体内部的装填物也对钛合金导管1f起固定作用；将四根柔性“通断”型传感器分别放在钛合金导管里，柔性“通断”型传感器由两层非金属绝缘套、一层金属导电套和金属导电内芯构成；当飞行体在侵彻目标过程中壳体强度不足时，壳体发生较大变形，钛合金导管也随之变形，钛合金导管局部压迫柔性“通断”型传感器，柔性“通断”型传感器导电内芯就会和金属导电套接触导通输出电压信号；调理电路将传感器输出的电压信号滤波处理，防止干扰信号误触发；信号经过调理后通过模数转换电路转化成数字量输送给微处理器对信号进行数字滤波和判定，当信号满足触发条件就会发出触发信号Ⅱ；同时接收到触发信号Ⅰ和触发信号Ⅱ时，所述智能双通道触发装置才会触发。

上述装置中，所述薄膜线圈1b的基板采用聚酯薄膜材料制成，聚酯薄膜材料具有更大的灵活性，在弯曲、折叠、扭转、压缩或拉伸状态下不会损坏；加工基板厚度为0.2mm；

所述薄膜线圈1b材质选择高电导率低阻抗的材质，采用覆铜缠绕方式覆在基板上，铜丝直径0.1mm；线圈尽可能地密集但又不会相互短接，每圈相隔约0.05mm。

上述装置中，所述基板正、反面的薄膜线圈1b采用对称设计，同时正、反面的薄膜线圈通过中心的一个通孔连接来抵消地磁的影响；在覆铜层上面再覆盖一层绝缘层，用来对薄膜线圈内部结构绝缘。进一步地，薄膜线圈1b通过特制高粘度双面胶粘贴在壳体内壁。

上述装置中，所述钛合金导管1f沿着飞行体的壳体内壁伸入到内部顶端，四根柔性“通断”型传感器伸入到钛合金导管内一直到内部顶端；所述柔性“通断”型传感器的结构从外到内依次为：非金属绝缘外套4a、金属导电套4b、非金属绝缘里套4c和金属导电内芯4d。

将四根柔性“通断”型传感器分别放在钛合金导管1f里，钛合金导管1f有强度高、抗腐蚀性好、导热弹性小和低温性能好等特点，所以钛合金非常适合作柔性“通断”型传感器的金属套。当飞行体在侵彻目标过程中壳体强度不足时，壳体发生较大变形，钛合金导管也随之变形，钛合金导管局部压迫柔性“通断”型传感器，使传感器直径压缩到原始尺寸的一定比例后，柔性“通断”型传感器导电内芯就会和金属导电套接触导通输出信号。

上述装置中，所述金属导电内芯和金属导电套的材质选用高电导率、低电阻率的铜，非金属绝缘外套和里套选用PE塑料。

上述装置用于侵彻多层硬目标的智能双通道触发方法，包含以下步骤：

步骤1：将飞行体的壳体用高强度磁铁磁化；

步骤2：设计薄膜线圈，薄膜线圈的设计要考虑其所处的测试环境，以及尽可能产生更大的感生电动势，同时降低地磁的影响；

步骤3：薄膜线圈输出信号给调理电路，调理电路由放大电路和滤波电路构成，薄膜线圈输出的电压信号通过放大电路将原始信号放大到模数转换电路要求的电压范围，滤波电路能滤掉部分干扰信号；

步骤4：调理电路输出的信号通过模数转换电路转化成数字量送至微处理器，利用相关滤波算法进一步滤波后，得到干扰较小的脉冲式电压信号，根据脉冲个数进行计数，当满足预定层数就会发出触发信号Ⅰ；

步骤5：使用柔性“通断”型传感装置来感知壳体破裂挤压信息；柔性“通断”型传感装置由柔性“通断”型传感器、钛合金导管和底座构成。

步骤6：将传感装置输出的信号给调理电路，调理电路由放大电路和二阶低通滤波器组成，通过放大电路可以将信号放大到模数转换电路要求的电压范围，通过滤波器将干扰滤除，防止微处理器无法识别正确的信号而造成误触发或者不触发。

步骤7：信号经过调理电路后通过模数转换电路转化成数字量就能送至微处理器，微处理器一方面利用相关滤波算法进一步滤波，另一方面对信号进行判断，如果满足触发条件就会发出触发信号Ⅱ；只有同时接收到触发信号Ⅰ和触发信号Ⅱ时，所述智能双通道触发装置才会触发。

Claims (6)

1.一种用于侵彻多层硬目标的智能双通道触发装置，其特征在于：包括薄膜线圈、柔性“通断”传感装置以及与薄膜线圈和柔性“通断”传感装置相匹配的调理电路、模数转换电路和微处理器；

所述薄膜线圈的基板采用聚酯薄膜材料制成，薄膜线圈材质选择高电导率低阻抗的材质，采用覆铜缠绕方式覆在基板上，基板正反面的薄膜线圈采用对称设计，同时正、反面的薄膜线圈通过中心的一个通孔连接来抵消地磁的影响；在覆铜层上面再覆盖一层绝缘层，用来对薄膜线圈内部结构绝缘；

在飞行体的壳体内壁粘贴薄膜线圈，将飞行体壳体磁化，在侵彻多层硬目标时，壳体在微观上内部磁畴结构发生改变，宏观上表现出来的就是磁场的变化；在每次侵彻过程中，薄膜线圈产生的感生电动势先是迅速增大然后迅速减小，薄膜线圈产生的感生电动势为脉冲式电压信号，该信号传递给调理电路；调理电路由放大电路和滤波电路构成，调理电路连接模数转换电路，模数转换电路连接微处理器；调理电路一方面将信号放大到模数转换电路要求的电压范围，另一方面可滤掉部分干扰信号；然后将电压信号通过模数转换电路转化成数字量后送至微处理器；再利用相关滤波算法进一步滤波，得到脉冲式电压信号，最后根据脉冲个数进行计数，当满足预定层数就会发出触发信号Ⅰ；钛合金导管、薄膜线圈、调理电路和微处理器均设置在飞行体内部；

柔性“通断”型传感装置由柔性“通断”型传感器、钛合金导管和底座构成；将四根钛合金导管沿着飞行体的壳体内壁伸入到飞行体内部顶端，钛合金导管的端部通过底座固定，飞行体内部的装填物也对钛合金导管起固定作用；将四根柔性“通断”型传感器分别放在四根钛合金导管里，柔性“通断”型传感器由两层非金属绝缘套、一层金属导电套和金属导电内芯构成；当飞行体在侵彻目标过程中壳体强度不足时，壳体发生变形，钛合金导管也随之变形，钛合金导管局部压迫柔性“通断”型传感器，柔性“通断”型传感器的金属导电内芯就会和金属导电套接触导通输出电压信号；调理电路将柔性“通断”型传感器输出的电压信号滤波处理，防止干扰信号误触发；信号经过调理后通过模数转换电路转化成数字量输送给微处理器对信号进行数字滤波和判定，当信号满足触发条件就会发出触发信号Ⅱ；同时接收到触发信号Ⅰ和触发信号Ⅱ时，所述智能双通道触发装置才会触发。

2.根据权利要求1所述的用于侵彻多层硬目标的智能双通道触发装置，其特征在于：聚酯薄膜材料具有灵活性，在弯曲、折叠、扭转、压缩或拉伸状态下不会损坏；基板厚度为0.2mm；

所述薄膜线圈覆铜层的铜丝直径0.1mm；薄膜线圈密集但又不会相互短接，每圈相隔0.05mm。

3.根据权利要求1所述的用于侵彻多层硬目标的智能双通道触发装置，其特征在于：薄膜线圈通过高粘度双面胶粘贴在壳体内壁。

4.根据权利要求1所述的用于侵彻多层硬目标的智能双通道触发装置，其特征在于：所述钛合金导管沿着飞行体的壳体内壁伸入到内部顶端，四根柔性“通断”型传感器伸入到钛合金导管内一直到内部顶端；所述柔性“通断”型传感器的结构从外到内依次为：非金属绝缘外套、金属导电套、非金属绝缘里套和金属导电内芯。

5.根据权利要求4所述的用于侵彻多层硬目标的智能双通道触发装置，其特征在于：所述金属导电内芯和金属导电套的材质选用高电导率、低电阻率的铜，非金属绝缘外套和非金属绝缘里套选用PE塑料。

6.一种用于侵彻多层硬目标的智能双通道触发方法，采用权利要求1~5任一项所述的用于侵彻多层硬目标的智能双通道触发装置，其特征在于包含以下步骤：

步骤1：将飞行体的壳体用高强度磁铁磁化；

步骤2：设计薄膜线圈，薄膜线圈的设计要考虑其所处的测试环境，以及产生感生电动势，同时降低地磁的影响；

步骤3：薄膜线圈输出信号给调理电路，调理电路由放大电路和滤波电路构成，薄膜线圈输出的电压信号通过放大电路将原始信号放大到模数转换电路要求的电压范围，滤波电路能滤掉部分干扰信号；

步骤4：调理电路输出的信号通过模数转换电路转化成数字量送至微处理器，利用相关滤波算法进一步滤波后，得到脉冲式电压信号，根据脉冲个数进行计数，当满足预定层数就会发出触发信号Ⅰ；

步骤5：使用柔性“通断”型传感装置来感知壳体破裂挤压信息；柔性“通断”型传感装置由柔性“通断”型传感器、钛合金导管、底座和相关电路构成；

步骤6：将传感装置输出的信号给调理电路，调理电路由放大电路和二阶低通滤波器组成，通过放大电路将信号放大到模数转换电路要求的电压范围，通过滤波器将干扰滤除，防止微处理器无法识别正确的信号而造成误触发或者不触发；

步骤7：信号经过调理电路后通过模数转换电路转化成数字量就能送至微处理器，微处理器一方面利用相关滤波算法进一步滤波，另一方面对信号进行判断，如果满足触发条件就会发出触发信号Ⅱ；只有同时接收到触发信号Ⅰ和触发信号Ⅱ时，所述智能双通道触发装置才会触发。

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