[实用新型]强冲击刚体运动加速度传感器

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种强冲击刚体运动加速度传感器，具体地讲，本实用新型涉及一种用于大口径火炮后坐部分后坐运动加速度测试的强冲击刚体运动加速度传感器。

背景技术：

现代火炮系统越来越复杂，研制费用逐年上升，影响火炮性能的因素也多种多样。火炮研制过程中，不可避免地会出现一些故障或战技指标不能达标的难题，如何用较少的费用、较短的周期研制出高性能的火炮系统，一直是人们追求的目标。正确的系统设计和必要的理论计算是火炮研制成功的基础，但实验测试研究也是故障分析和提高火炮性能的必不可少的条件之一。

对于火炮结构而言，加速度响应量可分为冲击加速度和刚体运动加速度。冲击加速度作用时间短，成份复杂，而刚体运动加速度作用时间长，物体运动位移大。火炮后坐部分沿后坐方向运动规律基本呈现为刚体大位移特征。火炮后坐部分是发射弹丸的直接部件，它的运动规律不仅对火炮的总体布局、全炮受力、关键部件的强度设计有着重要的影响，而且还决定着火炮射击精度和射击密集度的优劣程度。大口径火炮后坐部分后坐行程较长，一般为1～2米左右，如何用实验测试的方法获取大口径火炮后坐部分刚体运动加速度，对此，科技人员进行了多年的探索，但到目前为止，还没有见到这方面的应用报道。

目前，用于火炮部件在射击条件下的加速度测量用传感器主要有四大类，即压电型、压阻型、应变型和伺服型。压电型加速度传感器应用最为广泛，它以压电晶体材料作为转换元件，输出与加速度成正比的电荷或电压信号。典型的压电型加速度传感器包括基座，中心螺杆，压电换能元件，惯性质量和预紧螺母组成。应变型加速度传感器是用粘贴在弹性梁上的应变片作敏感元件来进行加速度测量的，应变片由优质电阻丝构成。当粘贴电阻丝的弹性梁产生应变时，电阻丝的长度发生变化，从而使电阻发生变化。压阻型加速度传感器是利用在硅悬臂梁自由端装有惯性质量块，靠近固定端有扩散的惠斯登电桥，通过惯性质量块，将其感受到的加速度转变为惯性力，硅片上感受到作用力时，就产生了应变，从而使惠斯登电桥不平衡而输出与加速度成正比的电压值。典型的伺服型加速度传感器当惯性质量块偏离平衡位置时，由高增溢放大器检测出这一偏移量，该偏移信号通过伺服放大器提供电流，由驱动电流产生与偏移方向相反的电磁力，该力迫使质量块返回原位。上述四种加速度传感器的共同缺点是不能将冲击加速度和刚体运动加速度分离。如果将这些传感器用于大口径火炮后坐部分后坐运动加速度测量，得到的测量结果不仅包含了刚体运动加速度，而且弹性波引起的干扰也在其中。这样，不仅加速度曲线失真，而且这样得到的数值往往比真实值高出一个数量级。火炮发射属于短时强冲击，发射引起的后坐部分弹性波不可避免，而且此信号非常强烈。因此，传统的加速度传感器不适合大口径火炮后坐部分后坐运动加速度测量。

发明内容：

本实用新型的目的是提出一种强冲击刚体运动加速度传感器，以解决火炮尤其是大口径火炮后坐部分后坐运动加速度测量。它也是其它物体大行程运动加速度测量的理想传感器。

本实用新型的目的是通过下述方法和结构实现的：在一个薄壁圆筒结构内，在其中心线上安装一转子和一微型角加速度敏感元件，角加速度敏感元件为一圆柱结构，它有一转轴，该轴与转子同轴。角加速度敏感元件与转子用联轴器相连。在转子上缠绕有一根钢丝绳，其一端和转子固定，另一端和运动物体相连。同时，转子轴安装有一蜗卷弹簧，当钢丝绳从薄壁圆筒内拉出时，蜗卷弹簧收紧而储存能量，当钢丝绳收回时，蜗卷弹簧释放能量，并将钢丝绳缠绕在转子上。转子将物体的平动运动转换为微型角加速度敏感元件的转动运动。微型角加速度敏感元件是利用法拉第电磁感应定律制作而成，也就是当通过回路所包围的面积的磁通量Φ发生变化时，回路中产生的感生电动势U与磁通量对时间t的变化率成正比，即 U = ∂ Φ ∂ t ]]>