基于MEMS传感器的弹丸加速度测量系统设计

弹丸轴向加速度是火炮动态测试中一项重要参数,针对小口径榴弹内部空间狭小以及传统加速度传感器体积大抗过载能力差的问题,以热对流式MEMS加速度传感器为核心设计了弹丸轴向加速度的测量系统。通过静态测试和动态测试表明该传感器测量精度较高,可以满足测量要求。为了进一步提高测量的精度,通过卡尔曼滤波算法对传感器测量噪声进行了降噪处理。采用离心加速度机进行了过载测试,测试结果表明系统至少可以承受50 000 g的准静态过载。通过靶场试验表明该系统可实现弹丸轴向加速度的测量。该测量系统具有优良的特性,在实际的工程测试中具有重要的意义。     

弹丸转数测量技术研究

根据弹丸转数测量的基本原理,提出一种基于地磁场特性的磁电式转数传感器,建立了基本模型,并对设计理论和有关问题进行了分析。     

数字化激光弹丸速度测量技术研究

数字化激光光幕将互相关算法应用到弹丸初速测量领域,明显提高了在复杂干扰环境下弹丸速度测量的精度和可靠性。实现了一套测量系统满足所有平射弹丸速度测量需求的目的。     

基于双激光幕的弹丸初速测量系统研究

弹丸初速的标称值与实际值存在着差异,此误差影响火炮的射击精度,因此有必要对弹丸的实际初速进行测定。基于双激光幕区截原理的弹丸初速测量系统,采用激光测距机和光栅尺进行距离的测量和标定,选用ARM和CPLD对测速过程进行全过程记录采集,通过平均测速法计算得到弹丸初速,对系统的测量误差进行了分析,系统样机经过实弹射击试验得到某口径弹丸的试验数据。对系统的误差分析及实弹射击证明,双激光幕测速系统在弹丸初速测量的精度和可靠性等方面有了显著的提高,可较好地进行初速的校准测量。     

贯穿过程中弹丸瞬时位移的测量

提出利用光通量变化测试弹丸在贯穿复合材料靶板过程中的瞬时位移,介绍了该方法的基本原理及测量,标定方法,实际测试结果表明该方法是可行的。     

多普勒雷达测量弹丸转速的DDA法应用研究

针对旋转弹丸转速的测量,对底部刻槽弹丸的雷达(散射)截面积和转速进行了理论分析,给出了转速计算公式,运用现代谱估计的状态矢量空间直接数据近似方法代替传统的快速傅里叶变换算法,对回波信号进行了频谱估计,在不同信噪比下对其频谱估计能力进行了仿真计算和实验测试,给出了信噪比与测量误差之间的关系曲线.结果表明:在低信噪比的情况下,相比传统快速傅里叶变换算法,该高精度转速测量方法的测试精度明显提高.     

基于线阵像机的弹丸速度与姿态测量

为测定弹丸的瞬时速度与姿态,利用标定过的线阵像机,在镜面摄像法下从2个视角对运动中的弹丸进行扫描成像.在研究了线阵像机的动态成像方程后,利用若干个目标特征点和对应的图像点,建立测量问题数学模型;通过两步法求解出弹丸的速度、姿态和初始位置8个参数.对不同像机参数下的不同弹丸几何尺寸和不同的运动姿态参数进行了图像仿真和测量实验,结果表明算法的姿态测量误差优于0.4°,合速度的相对测量误差优于2%.利用线阵像机成像模型和最优化算法测量弹丸速度与姿态参数具有较高的精度.     

随机因素对弹丸射击精度影响的分析方法

用均匀设计方法通过回归分析研究随机因素对弹丸射击密集度的影响,可以得到主要影响因素及其影响程度,并能得到射击密集度,与试验结果比较,吻合程度较好。     

双向比对技术弹丸空间位置高精度测量方法

将弹丸作为未知目标,测距精度受限,且具有较高的系统实现复杂度;将弹丸作为合作目标,提出了一种基于双向比对技术的弹丸空间位置高精度测量方法,给出了相应的系统设计方案;针对此体制的测距及测速理论和仿真分析结果表明:所提方法能够显著提高弹丸空间位置的测量精度,提高系统工作效能.     

炮弹轴向加速度测量方法

炮弹轴向加速度是一维弹道修正引信进行射程修正的重要参数,为了消除传感器安装在远离炮弹质心的引信中而引起的离心加速度,采用艰加速度传感器纵向排列的方法检测炮弹质心轴向加速度,利用弹道方程生成随机弹道作为实际弹道进行了仿真分析,设计了测量装置,在弹丸飞出炮口的时刻,弹载加速度传感器开始采集上升阶段的弹丸轴向加速度,进而利用数值积分法计算出射程偏差量,将算法仿真得到的射程偏差量与理论值进行比较,证明该方法能够满足工程实现要求。     

弹体飞行姿态测量方法探讨

研究弹体在炮口随近飞行姿态测量的方法，建立了加速度计组合姿态测量的数学模型，通过理论推导给出了飞行姿态的计算方法。     

基于UKF弹体滚转姿态测量方法研究

利用磁阻传感器和GPS等器件的测量信息,建立了地磁/GPS组合弹体姿态测量解算模型,对弹体姿态信息进行实时测量解算。为了提高弹体飞行姿态测量解算精度,建立了弹道滤波方程,采用UKF算法进行数据滤波处理,结合磁阻传感器的输出信息对弹体滚转姿态进行实时解算。数值计算及仿真结果表明:相比于直接使用GPS输出的速度信息进行姿态解算,通过UKF滤波处理后,可以使得地磁/GPS组合测量解算的结果更准确,提高了弹体姿态解算精度。     

基于三轴磁传感器的弹丸加速度测试研究

针对目前弹丸在膛内发射过程中需要承受恶劣环境下的高温、高压、高过载,同时在发射过程中存在对加速度信息获取及实测信号失效等问题.提出了采用动态存储测试技术和三轴磁传感器对弹丸在膛内及出炮口加速度信号的采集.经数据处理选择了合适的滤波截止频率,在误差允许的范围内,滤波后数据曲线更光滑,符合弹体的刚体加速度.通过对加速度信号截止频率进行分析,得出该结果对弹丸加速度等信号处理研究有着重要的意义.     

基于加速度修正的弹底压力存储测试方法

针对弹底压力测试中,压电式压力传感器的加速度效应影响测试精度,提出了基于加速度修正的弹底压力存储测试方法。该方法利用锤击试验获得了压电传感器响应与加速度成线性关系,从而求得加速度效应灵敏度系数来修正实测中的弹底压力值。实验表明:膛内过载高达上万g,由加速度效应产生的影响不可忽略,通过采用获取压电传感器的加速度值修正其加速度效应的方法可以有效排除加速度效应的影响。     

双加速度计弹丸运动速度检测技术研究

针对射程修正引信的实际需求，提出一种基于双量程加速度计积分的弹丸运动速度检测方法，给出一种可行的硬件实现方案，通过相应的仿真运算和实际靶场测试，证明该速度检测方法原理可行，为射程修正引信弹道敏感装置的研制提供了一种方案。     

钢板侵彻过载的三维数值模拟

利用LS—DYNA有限元程序，用弹塑性模型建立材料模型，对高速弹丸侵彻均质钢板问题进行了数值模拟，并与测试结果进行了比较，说明了有限元分析的有效性，为引信设计提供参考。     

质偏对卧式扭摆法测量弹体转动惯量精度的影响

分析了质偏对卧式扭摆法测量弹体转动惯量的影响,建立了考虑质偏后描述弹体运动 规律的扭-复摆混合型方程,给出了卧式扭摆消除质偏影响测量转动惯量的计算方法,并且进行了 实例计算。结果表明,质偏对弹体转动惯量的影响不可忽略。考虑质偏后卧式扭摆转动惯量的测 量精度大大提高,从而提高了卧式扭摆法的工程实用价值。     

一种基于弹体外形尺寸的药室容积超声测量方法

药室容积是影响内外弹道性能的重要参数之一。针对传统的测量方法效率低、精度不高,设计了一种基于战斗部外形尺寸的超声测量系统。首先通过超声探头的直线移动与弹体以轴线为中心的转动,测量炮弹战斗部任意位置的壁厚;然后结合已知的外形几何尺寸计算药室不同部位的内截面圆、直径,以及药室内的区间长度;最后计算药室容积,进行误差分析。实际验证表明,可以一次性完成全部药室参数的自动测量任务,便于实现自动检测。