弹丸炮口速度测试技术研究

【摘要】随着现代常规武器打击精度的日益发展,弹丸炮口速度作为惯性导航单元外弹道解算重要初始参数之一,该参数精确、实时的测量,直接影响到外弹道解算精度和弹丸的命中率。本课题将线圈靶与磁阻传感器相结合来实时测量弹丸炮口速度。利用内嵌于炮管制退器中的两组距离固定可测的通电线圈可产生一定大小的磁场,安装于弹丸内的磁阻传感器和信号采集处理电路通过两组通电线圈时,测得通过两组线圈的时间,进而实时解算出弹丸炮口速度。该测量系统具有体积小、价格便宜、操作方便、实时性好等优点。分析测试系统恶劣的测试环境,并理论上分析与计算本测量系统产生误差的误差源,计算得出最大相对误差不超过0.197%。以某100弹为例,利用ANSYS有限元分析与仿真炮上系统磁感应强度与分布。建立炮管、线圈数学模型,仿真炮管磁屏蔽大小,根据炮管磁屏蔽后的磁场大小和缠绕线圈的匝数、层数确定两组线圈的通电电压。仿真两组通电线圈的磁矢量分布与磁感应强度大小,为磁阻传感器量程的选择和采集信号的提取与解算以及系统的可行性分析提供依据。针对常规弹药需要体积小、高抗过载、高动态要求,选择体积小、灵敏度高的HMC1043磁阻传感器和体积小、高集成度、高效率的STM32F405RG控制器作为系统主要元器件搭建硬件电路,并设计相应的软件程序进行控制,实时解算弹丸炮口速度。最后,通过地面试验考核系统的抗过载和实时测速能力。先用ANSYS仿真系统结构在10000g冲击作用下位移偏移与应力变化在材料允许范围后,再用马歇特锤试验验证系统的抗过载能力。用100mm口径的空气炮验证测量系统的实时测速能力,同时用空气炮的激光测速仪测得弹丸飞行出炮口的速度进行对比,本测量系统的实时测速误差为0.202%,接近于理论分析的测速误差,验证了本设计系统的正确性和可操作性。
【作者】范建英；
【导师】秦丽；李杰；
【作者基本信息】中北大学，测试计量技术及仪器，2014，硕士
【关键词】炮口；初始速度；线圈靶；磁阻传感器；

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