CN112648895A - 一种基于弹体力磁效应的侵彻计层方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于智能引信技术领域，提供一种基于弹体力磁效应的侵彻计层方法，在侵彻弹体的内部安装起爆控制系统，其包括磁传感器、电源模块、适配电路模块和处理识别电路模块，铁磁材料的侵彻弹体穿过每层硬目标靶板时，受到冲击阻力作用，产生力磁效应，引起侵彻弹体表面漏磁场的磁场强度变化，将磁信号作为穿层信号，通过磁传感器对产生的磁信号进行检测，对该实测的正弦脉冲式模拟电压信号进行预处理之后通过模数转化后送至处理识别电路模块，经数字滤波处理后得到正弦脉冲式电压信号，通过识别脉冲电压信号的个数实现计层。本发明能为武器侵彻地下目标时提供准确有效的计层起爆控制信号，提高武器装备的智能化和毁伤效能。

Description

一种基于弹体力磁效应的侵彻计层方法
技术领域
本发明属于智能引信技术领域，具体涉及一种基于弹体力磁效应的侵彻引信计层方法。
背景技术
在军事应用中，硬目标侵彻弹药装配的智能引信需要具备在达到预定目标层起爆，发挥出侵彻弹药的最大毁伤效能，实现对地下目标精确打击的功能。而智能引信的计层起爆控制技术大多采用高g值加速度传感器获取武器侵彻穿层时的加速度信号，从而确定层数信息。但随着侵彻速度的提高、长径比的增大，复杂高频振动信号叠加在穿层加速度信号上，并将持续到下一个穿层加速度信号的到来，导致难以获得准确的层数信息,计层起爆功能无法准确作用。针对高速侵彻硬目标时的计层难题，另一个方向是从传感单元着手研究，例如通过在侵彻引信内部放置磁钢阵列，产生激励磁场。当弹体侵彻硬目标时，侵彻引信内部的磁场发生变化，作为穿层响应信号。但这个计层方法要求建立激励磁场，而且侵彻目标必须是导磁性的材料。(发明专利201810251993.8)
发明内容
本发明的目的是解决在采用侵彻过程中的减加速度信号作为穿层信号时，由于叠加振动信号而导致穿层信号粘连，无法实现准确计层的技术问题，为引信提供智能化的起爆控制信号。
为达到目的解决上述技术问题，提出一种基于弹体力磁效应的侵彻层数识别方法，采用新型的传感方式获得穿层响应信号，实现准确计层，更适用于武器侵彻多层地下目标的复杂环境，不需要改变弹体材料和结构，不受侵彻目标材质的限制，也无需增加外部磁场等激励环境。具体的技术方案包括如下步骤，
步骤1、在侵彻弹体2的内部安装起爆控制系统4，所述起爆控制系统4包括磁传感器、电源模块、适配电路模块和处理识别电路模块，磁传感器固定安装在起爆控制系统4上；
步骤2、侵彻硬目标过程中，铁磁材料的侵彻弹体2穿过每层硬目标靶板1时，受到冲击阻力作用，产生力磁效应，引起侵彻弹体2表面漏磁场的磁场强度变化，将磁信号作为穿层信号，通过磁传感器对产生的磁信号进行检测，通过放大和抗混叠滤波的适配电路模块对该实测的正弦脉冲式模拟电压信号进行预处理；
步骤3、将所述步骤2实测的正弦脉冲式模拟电压信号通过模数转化后送至处理识别电路模块，经数字滤波处理后得到正弦脉冲式电压信号，通过识别脉冲电压信号的个数进行计层，输出起爆控制信号。
进一步的，起爆控制系统4与引信3一体安装在侵彻弹体2上，所述的电源模块、适配电路模块和处理识别电路模块通过环氧树脂真空灌封在高强度铝合金壳体中；
这里起爆控制系统4跟随引信3的位置，安装在侵彻弹体前端或侵彻弹体尾部，一体安装在侵彻弹体2的内部，具体安装位置依据试验需求确定。
进一步的，在起爆控制系统的壳体上附着一层2-3mm的尼龙或胶木非金属缓冲材料的隔层，再与引信3和侵彻弹体2一体安装，由此保证起爆控制系统4与弹体之间没有相对移动且隔离侵彻的过程中产生高冲击和强振动。
进一步的，磁传感器的安装方式依据其类型确定，可以灌封在起爆控制系统4的外壳内，也可以采用粘贴、吊挂、卡扣等方式固定在起爆控制系统4的外壳上。
进一步的，磁传感器采用薄膜式磁线圈传感器5时，需要加固粘贴于起爆控制系统4外壳的表面凹槽6处，所述表面凹槽6位于起爆控制系统4壳体的中间位置。
进一步的，凹槽6的深度2-3mm，宽度30-50mm。
本发明的有效收益为：
1、本发明提出的侵彻引信计层方法，能够准确识别弹体侵彻硬目标的层数信息，能为武器侵彻地下目标时提供准确有效的计层起爆控制信号，提高武器装备的智能化和毁伤效能。
2、本发明根据铁磁材料的弹体在侵彻过程受冲击阻力的作用时，引发弹体材料的磁性能发生变化，通过磁传感器检测弹体表面漏磁场信号来识别侵彻层数。
3、本发明不受侵彻目标材质的影响，无需增加外部磁场等，在强冲击条件下具有更高的可靠性和准确性。
附图说明
图1是本发明基于弹体力磁效应的侵彻计层方法的原理示意图；
图2是本发明实施例侵彻两层复合介质目标示意图；
图3是本发明实施例侵彻两层复合介质目标时的薄膜式磁线圈输出电压信号图。
其中：1-硬目标靶板、2-侵彻弹体、3-引信，4-起爆控制系统
5-薄膜式磁线圈传感器，6-壳体表面凹槽；
具体实施方式
下面结合附图和实施例说明本发明的实现过程。
本发明提出的一种基于力磁效应的侵彻层数识别方法，其实现原理如图1所示，具体发明思路表述如下，铁磁材料的弹体在侵彻过程受冲击阻力的作用时，引发内部磁畴组织的重新取向，磁性能发生变化，在铁磁材料表面产生漏磁场，通过安装在弹体内部的起爆控制系统检测弹体表面漏磁场的磁场强度变化信号，通过识别实时采集的正弦脉冲式磁感应信号的个数实现计层。
实施例1
步骤1、在侵彻弹体2头部与引信3配合安装起爆控制系统4，通过对磁信号的检测、处理和识别输出计层起爆的控制信号，如图1所示。
事实上，具体实验中可以依据任务需求进行安装和测试，只要起爆控制系统4安装在侵彻弹体2的内部，侵彻过程中即可产生力磁效应，实现本发明所要达到的技术效果。
本实施例给出一种较为便利的安装方式，起爆控制系统4包括薄膜式磁线圈传感器5、电源模块、适配电路模块和处理识别电路模块。起爆控制系统4的电源模块、适配和处理识别电路模块通过环氧树脂真空灌封在高强度铝合金壳体中；
如图2所示，薄膜式磁线圈传感器5粘贴于起爆控制系统4外壳的表面凹槽6处，如图2所示表面凹槽6位于壳体的中间位置，深度约2-3mm，宽度约30-50mm。本发明将凹槽的尺寸设计为上述大小是为了便于薄膜式磁线圈传感器5的固定安装使用，事实上凹槽6也依据具体试验任务需求设计为其他的尺寸，只要能固定安装薄膜式磁线圈传感器5即可。同理也可以采用除了粘贴之外的其他固定方式，例如卡扣安装或吊挂的安装方式均可将薄膜式磁线圈传感器5固定安装在起爆控制系统4上。
薄膜式磁线圈传感器5中的磁线圈与测试电路之间使用导线连接并做好保护，以避免线路断裂影响信号的输出。
本实施例中，为了方便实施安装，将起爆控制系统4整体安装在引信3处，使用螺纹与弹丸刚性连接。此外，本发明还给出一种更好的连接方式，在起爆控制系统的壳体上附着一层2-3mm的尼龙或胶木非金属缓冲材料的隔层，再与引信3和侵彻弹体2一体安装，由此保证起爆控制系统4与弹体之间没有相对移动且隔离侵彻的过程中产生高冲击和强振动。
步骤2、在侵彻硬目标过程中，铁磁材料的侵彻弹体2穿过硬目标靶板1时，受到冲击阻力作用，产生力磁效应，引起侵彻弹体2表面漏磁场的磁场强度变化，将磁感应信号作为穿层信号，薄膜式磁线圈传感器5对产生的磁信号进行检测，通过放大和抗混叠滤波的适配电路模块对该实测的正弦脉冲式模拟电压信号进行预处理；
步骤3、将实测的正弦脉冲式模拟电压信号通过模数转化后送至处理识别电路模块，经数字滤波处理后得到正弦脉冲式电压信号，如图3中虚线框中的曲线所示，通过识别脉冲电压信号的个数实现计层，输出起爆控制信号。

Claims (6)

1.一种基于弹体力磁效应的侵彻计层方法，其特征在于，包括如下步骤，
步骤1、在侵彻弹体(2)的内部安装起爆控制系统(4)，所述起爆控制系统(4)包括磁传感器、电源模块、适配电路模块和处理识别电路模块，磁传感器固定安装在起爆控制系统(4)中；
步骤2、侵彻硬目标过程中，铁磁材料的侵彻弹体(2)穿过每层硬目标靶板(1)时，受到冲击阻力作用，产生力磁效应，引起侵彻弹体(2)表面漏磁场的磁场强度变化，将磁信号作为穿层信号，通过磁传感器对产生的磁信号进行检测，通过放大和抗混叠滤波的适配电路模块对该实测的正弦脉冲式模拟电压信号进行预处理；
步骤3、将所述步骤2实测的正弦脉冲式模拟电压信号通过模数转化后送至处理识别电路模块，经数字滤波处理后得到正弦脉冲式电压信号，通过识别脉冲电压信号的个数进行计层，输出起爆控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于弹体力磁效应的侵彻计层方法，其特征在于，所述起爆控制系统(4)与引信(3)一体安装在侵彻弹体(2)上，所述的电源模块、适配电路模块和处理识别电路模块通过环氧树脂真空灌封在高强度铝合金壳体中。
3.根据权利要求2所述的一种基于弹体力磁效应的侵彻计层方法，其特征在于，所述磁传感器的放置方式由传感器的类型决定，采用灌封在起爆控制系统(4)的外壳内或以粘贴、吊挂、卡扣的方式固定在起爆控制系统(4)的外壳上。
4.根据权利要求3所述的一种基于弹体力磁效应的侵彻计层方法，其特征在于，所述磁传感器采用薄膜式磁线圈传感器(5)，所述磁线圈传感器加固粘贴于起爆控制系统(4)外壳的表面凹槽(6)处，所述表面凹槽(6)位于起爆控制系统(4)壳体的中间位置。
5.根据权利要求4所述的一种基于力磁效应的侵彻计层方法，其特征在于，所述凹槽(6)的深度为2-3mm，宽度为30-50mm。
6.根据权利要求1或2-5任一所述的一种基于力磁效应的侵彻计层方法，其特征在于，在所述起爆控制系统(4)的壳体上附着一层2-3mm的尼龙或胶木非金属缓冲材料的隔层，再与引信(3)一体安装在侵彻弹体(2)上，由此保证起爆控制系统(4)与弹体之间没有相对移动且隔离侵彻的过程中产生高冲击和强振动。
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