CN113587721A - 自主式弹丸初速测量装置及定距系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于武器设备测试技术领域，提供了一种自主式弹丸初速测量装置及定距系统，上述装置包括：炮口筒、第一磁性元件、第二磁性元件、磁感应器件及主控模块；第一磁性元件及第二磁性元件均设置在炮口筒上，且沿炮口筒的径向间隔预设距离；磁感应器件及主控模块均设置在弹丸内，且主控模块的输入端与磁感应器件连接；磁感应器件用于检测周围磁场的变化，并将检测得到的磁场变化信号发送给主控模块；主控模块用于根据磁场变化信号及预设距离确定弹丸的初速。本发明在弹丸上设置磁感应器件检测磁场的变化，弹丸根据磁场的变化可自主确定自身的速度，不易受到外界环境的影响，测速精度高，可实现精确定距，利于炸点的精确控制。

Description

自主式弹丸初速测量装置及定距系统

技术领域

本发明属于武器设备测试技术领域，尤其涉及一种自主式弹丸初速测量装置及定距系统。

背景技术

随着现代战争对于精确快速打击的要求，弹丸炸点精确定距控制成为当前的一个重要研究课题，其中弹丸的炮口初速是影响定距精度的重要参数。

现有技术中，通常采用雷达测速法、区截装置测速法等方法对炮口初速进行测量，这些方法属于外测法，容易受到外界环境的干扰，测量结果不够准确，难以进行精确定距，影响炸点的精确控制。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种自主式弹丸初速测量装置及定距系统，以解决现有技术中弹丸初速测量不够准确，影响炸弹精确控制的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种自主式弹丸初速测量装置，包括：炮口筒、第一磁性元件、第二磁性元件、磁感应器件及主控模块；

第一磁性元件及第二磁性元件均设置在炮口筒上，且沿炮口筒的径向间隔预设距离；炮口筒连接在炮筒的出口处；

磁感应器件及主控模块均设置在弹丸内，且主控模块的输入端与磁感应器件连接；

磁感应器件用于检测周围磁场的变化，并将检测得到的磁场变化信号发送给主控模块；

主控模块用于根据磁场变化信号及预设距离确定弹丸的初速。

可选的，根据磁场变化信号及预设距离确定弹丸的初速，包括：

接收磁场变化信号，并记录接收得到磁场变化信号的时间；

当两次接收得到磁场变化信号时，确定两次接收得到磁场变化信号的时间间隔；

根据时间间隔及预设距离确定弹丸的初速。

可选的，弹丸的初速V的计算公式为：

其中，L为预设距离，Δt为两次接收得到磁场变化信号的时间间隔。

可选的，第一磁性元件和第二磁性元件均为通电线圈。

可选的，第一磁性元件和第二磁性元件均环绕在炮口筒的外周面上。

可选的，第一磁性元件设置在炮口筒的出口处，第二磁性元件设置在炮口筒的中间位置。

可选的，磁感应器件为磁感应线圈。

可选的，主控模块包括：信号调理单元及计算单元；

信号调理单元的输入端与主控模块的输入端连接，信号调理单元的输出端与计算单元连接；

信号调理单元用于接收磁场变化信号，并对磁场变化信号进行调理得到调理信号；

计算单元用于接收调理信号，并根据调理信号及预设距离确定弹丸的初速。

可选的，信号调理单元的输入端包括：第一信号输入端和第二信号输入端；第一信号输入端和第二信号输入端分别与磁感应器件的两端连接；

信号调理单元包括：电压比较器、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻及二极管；

电压比较器的第一输入端分别与第一信号输入端及第一电容的第一端连接，电压比较器的第一输入端还接地，电压比较器的第二输入端分别与第二信号输入端及第一电容的第二端连接，电压比较器的输出端分别与第一电阻的第一端、第二电容的第一端、二极管的阳极及信号调理单元的输出端连接，电压比较器的电源端分别与第一电阻的第二端及内部电源连接，电压比较器的接地端接地；

二极管的阴极通过第二电阻接地；

第二电容的第二端接地。

本发明实施例的第二方面提供了一种定距系统，包括本发明实施例第一方面提供的自主式弹丸初速测量装置。

本发明实施例提供了一种自主式弹丸初速测量装置及定距系统，上述装置包括：第一磁性元件、第二磁性元件、磁感应器件及主控模块；第一磁性元件及第二磁性元件均设置在炮口筒上，且沿炮口筒的径向间隔预设距离；磁感应器件及主控模块均设置在弹丸内，且主控模块的输入端与磁感应器件连接；磁感应器件用于检测周围磁场的变化，并将检测得到的磁场变化信号发送给主控模块；主控模块用于根据磁场变化信号及预设距离确定弹丸的初速。本发明实施例在弹丸上设置磁感应器件检测磁场的变化，弹丸根据磁场的变化可自主确定自身的速度，不易受到外界环境的影响，测速精度高，可实现精确定距，利于炸点的精确控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的炮口筒的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的弹丸发射过程中磁感应器件中产生的磁感应电流的波形图；

图3是本发明实施例提供的主控模块的电路原理图；

图4是图2对应的磁感应电流经信号调理单元调理后输出的电压波形图；

图5是本发明实施例提供的弹丸引信的结构示意图；

图6是图5所示的弹丸引信的结构分解示意图；

图中：1、炮筒；11、炮口筒；12、第一磁性元件；13、第二磁性元件；21、磁感应器件；22、主控模块；23、引信风帽；24、线圈托；25、引信支架；26、弹簧开关；27、开关支架；28、惯性销；29、电池。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参考图1，本发明实施例提供了一种自主式弹丸初速测量装置，包括：炮口筒11、第一磁性元件12、第二磁性元件13、磁感应器件21及主控模块22；

第一磁性元件12及第二磁性元件13均设置在炮口筒11上，且沿炮口筒11的径向间隔预设距离；炮口筒11连接在炮筒1的出口处；

磁感应器件21及主控模块22均设置在弹丸内，且主控模块22的输入端与磁感应器件21连接；

磁感应器件21用于检测周围磁场的变化，并将检测得到的磁场变化信号发送给主控模块22；

主控模块22用于根据磁场变化信号及预设距离确定弹丸的初速。

参考图1，本发明实施例中在炮口筒11上设置第一磁性元件12和第二磁性元件13，在弹丸内设置磁感应器件21。炮口筒11与炮筒1连接，当弹丸从炮筒1发射出去时，依次经过炮口筒11上的第一磁性元件12和第二磁性元件13，弹丸周围的磁场发生变化，在磁感应器件21中产生感应电流。例如，磁感应器件21为磁感应线圈；参考图2，弹丸依次经过第一磁性元件12和第二磁性元件13时，产生两次近似正弦波的磁感应电流信号(也即磁场变化信号)。本发明实施例中，弹丸根据磁场的变化自主确定自身的速度，不易受到外界环境的影响，测速精度高，可实现精确定距，实现炸点位置的精确控制，提高弹丸的毁伤效能。且上述装置的体积小，抗过载能力强。

一些实施例中，根据磁场变化信号及预设距离确定弹丸的初速，包括：

接收磁场变化信号，并记录接收得到磁场变化信号的时间；

当两次接收得到磁场变化信号时，确定两次接收得到磁场变化信号的时间间隔；

根据时间间隔及预设距离确定弹丸的初速。

一些实施例中，弹丸的初速V的计算公式为：

其中，L为预设距离，Δt为两次接收得到磁场变化信号的时间间隔。

本发明实施例中，磁场变化信号反应了弹丸的位置信息，两次接收得到磁场变化信号的时间即为弹丸经过磁性元件的时间，预设距离除以时间间隔即可得到弹丸的初速，实现弹丸初速的自主测量。

一些实施例中，第一磁性元件12和第二磁性元件13均为通电线圈。

第一磁性元件12和第二磁性元件13均为通电线圈，磁场稳定，体积小。

一些实施例中，参考图1，第一磁性元件12和第二磁性元件13均环绕在炮口筒11的外周面上。

一些实施例中，参考图1，第一磁性元件12设置在炮口筒11的出口处，第二磁性元件13设置在炮口筒11的中间位置。

其中，预设距离、第一磁性元件12的位置和第二磁性元件13的位置均可根据实际应用需求设定。

一些实施例中，还可分别在第一磁性元件12和第二磁性元件13的上设置屏蔽装置，用于屏蔽线圈多余磁场及固定线圈。

其中，屏蔽装置的形成材料可以为坡莫合金。

一些实施例中，磁感应器件21为磁感应线圈。

一些实施例中，参考图3，主控模块22可以包括：信号调理单元221及计算单元222；

信号调理单元221的输入端与主控模块22的输入端连接，信号调理单元221的输出端与计算单元222连接；

信号调理单元221用于接收磁场变化信号，并对磁场变化信号进行调理得到调理信号；

计算单元222用于接收调理信号，并根据调理信号及预设距离确定弹丸的初速。

一些实施例中，参考图3，信号调理单元221的输入端包括：第一信号输入端和第二信号输入端；第一信号输入端和第二信号输入端分别与磁感应器件21的两端连接；

信号调理单元221可以包括：电压比较器U4、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2及二极管D1；

电压比较器U4的第一输入端分别与第一信号输入端及第一电容C1的第一端连接，电压比较器U4的第一输入端还接地，电压比较器U4的第二输入端分别与第二信号输入端及第一电容C1的第二端连接，电压比较器U4的输出端分别与第一电阻R1的第一端、第二电容C2的第一端、二极管D1的阳极及信号调理单元221的输出端连接，电压比较器U4的电源端分别与第一电阻R1的第二端及内部电源VCC3.3连接，电压比较器U4的接地端接地；

二极管D1的阴极通过第二电阻R2接地；

第二电容C2的第二端接地。

信号调理单元221用于对信号进行调理，例如，对图2所示的正弦波信号进行调理得到方波信号，调理信号可以为方波信号，参考图4。计算单元222通过采集两次方波信号下降沿(t1和t2时刻)得到两次接收得到磁场变化信号的时间间隔，进而根据该时间间隔及预设距离得到弹丸的初速。

一些实施例中，电压比较器U4的型号可以为LM393。

一些实施例中，参考图3，计算单元222可以包括：主控芯片U1及第三电容C3

主控芯片U1的输入端与计算单元222的输入端连接，主控芯片U1的电源端与内部电源VCC3.3连接，主控芯片U1的接地端接地。

其中，信号调理单元221和计算单元222可设置在一块电路板上，并将该电路板设置在弹丸的引信内部。

参考图5及图6，磁感应器件21可以设置在弹丸的引信内部的线圈托24上，线圈托24用于缠绕磁感应线圈(磁感应器件21)，引信风帽23用于固定及装载引信内容物，引信支架25用于固定主控模块22所在的电路板、容纳电池29、容纳走线及固定线圈托24，电池29用于为主控模块22供电，弹簧开关26用于控制电池29为主控模块22供电，开关支架27用于支撑弹簧开关26，惯性销28用于在发射时使弹簧开关26接通电池29和主控模块22，使电池29为主控模块22供电。弹丸未发射时，惯性销28顶端插入弹簧开关26正中间小孔中，弹簧开关26的触点断开，电池29和与主控模块22之间断开；弹丸发射时，由于后坐力的作用，惯性销28从弹簧开关26正中间小孔中抽出，弹簧开关26在弹簧力的作用下恢复原位，弹簧开关26的触点接通，电池29和与主控模块22之间导通，电池29为主控模块22供电。

对应于上述任一种自主式弹丸初速测量装置，本发明新型实施例还提供了一种定距系统，该定距系统包括上述任一种自主式弹丸初速测量装置，且具有上述自主式弹丸初速测量装置所具有的优点，在此不再赘述。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自主式弹丸初速测量装置，其特征在于，包括：炮口筒、第一磁性元件、第二磁性元件、磁感应器件及主控模块；

所述第一磁性元件及所述第二磁性元件均设置在所述炮口筒上，且沿炮口筒的径向间隔预设距离；所述炮口筒连接在炮筒的出口处；

所述磁感应器件及所述主控模块均设置在弹丸内，且所述主控模块的输入端与所述磁感应器件连接；

所述磁感应器件用于检测周围磁场的变化，并将检测得到的磁场变化信号发送给所述主控模块；

所述主控模块用于根据磁场变化信号及所述预设距离确定所述弹丸的初速。

2.如权利要求1所述的自主式弹丸初速测量装置，其特征在于，所述根据磁场变化信号及所述预设距离确定所述弹丸的初速，包括：

接收磁场变化信号，并记录接收得到磁场变化信号的时间；

当两次接收得到磁场变化信号时，确定两次接收得到磁场变化信号的时间间隔；

根据所述时间间隔及所述预设距离确定所述弹丸的初速。

3.如权利要求2所述的自主式弹丸初速测量装置，其特征在于，所述弹丸的初速V的计算公式为：

其中，L为所述预设距离，Δt为两次接收得到磁场变化信号的时间间隔。

4.如权利要求1至3任一项所述的自主式弹丸初速测量装置，其特征在于，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件均为通电线圈。

5.如权利要求4所述的自主式弹丸初速测量装置，其特征在于，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件均环绕在所述炮口筒的外周面上。

6.如权利要求1至3任一项所述的自主式弹丸初速测量装置，其特征在于，所述第一磁性元件设置在所述炮口筒的出口处，所述第二磁性元件设置在所述炮口筒的中间位置。

7.如权利要求1至3任一项所述的自主式弹丸初速测量装置，其特征在于，所述磁感应器件为磁感应线圈。

8.如权利要求1至3任一项所述的自主式弹丸初速测量装置，其特征在于，所述主控模块包括：信号调理单元及计算单元；

所述信号调理单元的输入端与所述主控模块的输入端连接，所述信号调理单元的输出端与所述计算单元连接；

所述信号调理单元用于接收磁场变化信号，并对所述磁场变化信号进行调理得到调理信号；

所述计算单元用于接收调理信号，并根据调理信号及所述预设距离确定所述弹丸的初速。

9.如权利要求8所述的自主式弹丸初速测量装置，其特征在于，所述信号调理单元的输入端包括：第一信号输入端和第二信号输入端；所述第一信号输入端和所述第二信号输入端分别与所述磁感应器件的两端连接；

所述信号调理单元包括：电压比较器、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻及二极管；

所述电压比较器的第一输入端分别与所述第一信号输入端及所述第一电容的第一端连接，所述电压比较器的第一输入端还接地，所述电压比较器的第二输入端分别与所述第二信号输入端及所述第一电容的第二端连接，所述电压比较器的输出端分别与所述第一电阻的第一端、所述第二电容的第一端、所述二极管的阳极及所述信号调理单元的输出端连接，所述电压比较器的电源端分别与所述第一电阻的第二端及内部电源连接，所述电压比较器的接地端接地；

所述二极管的阴极通过所述第二电阻接地；

所述第二电容的第二端接地。

10.一种定距系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的自主式弹丸初速测量装置。

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