[发明专利]一种应用于高冲击、强振动条件下的位移速度传感器

说明书

技术领域

本发明属于传感器领域，特别是一种应用于无人机气液压弹射的分段编码式位移速度传感器。

 

背景技术

无人机气液压弹射是近年来国际上出现的一种先进的无人机发射起飞方式，与常用的火箭助推发射起飞方式相比，气液压弹射在发射过程中不会产生光与烟雾，便于起飞场地的隐蔽，更符合实战需求，同时也不存在火工器材的存储、运输与管理问题，并且气液压弹射更具有通用性，同一弹射器可适用于不同型号无人机的发射起飞。

在气液压弹射过程中，为了保证无人机能够达到安全的起飞速度，必须要求弹射系统能够对运载飞机的滑车运动速度进行准确的测定。速度测定结果的准确性直接决定着无人机弹射起飞的可靠性，因此，如何准确有效地对滑车进行速度测定，是弹射系统研发过程中必须要解决的关键技术问题之一。

但无人机气液压弹射的过程发生时间极短，同时伴随着剧烈的冲击振动，设备的工作条件极其恶劣，目前已有的各型位移速度传感器均难以在如此短时间、高冲击、强振动条件下进行高精度的速度检测。因此，如何准确有效地对滑车进行速度测定，也是弹射系统研发过程中的技术难题之一。

目前，针对无人机气液压弹射，多采用高速图像采集的方法。对弹射过程进行图像采集，并在试验完成后，使用图像处理的方法对滑车的速度进行分析测定。由于弹射器发射架的长度较大（10m以上），而高速相机的横向分辨率有限（5120以下），因此使用这一方法对弹射全过程进行图像采集后得到的测速精度很低，只能使用分段局部图像的方法，对气液压弹射的局部过程进行速度测定。同时，高速图像采集测速系统的采购成本较高，试验所得到的图像数据量极大，图像数据处理解析过程繁杂，速度数据取得周期较长。使用高速图像采集的方法，对气液压弹射过程中的滑车运动进行测速，并不是一个理想的解决方法。

而本发明采用分段数字式编码、光电快速检测的方法，有效地克服了弹射过程中的高冲击、强振动，快速、稳定、可靠地实现了弹射过程中滑车的位移及速度的检测，确保无人机弹射起飞过程的可靠性。同时，该传感器具有构成简单、使用方便、实现成本低等特点，不仅可以应用于无人机气液压弹射，也可以广泛的应用于各种冲击振动场合下的位移速度传感检测。

 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对无人机气液压弹射过程中，现有各型位移速度传感器的不足，提供一种结构简单、抗冲击、抗振动、工作状态稳定、速度检测精度高的新型位移速度传感器。

  本发明包括如下的技术方案：

一种应用于无人机气液压弹射的位移速度传感器，包括编码条、读数头以及放大器三部分。

编码条是在L或者T型铝基型材上依据一定的编码形式进行开槽，开槽编码包括“二进制码”、“格雷码”等多种形式。 

读数头包括多个对射式光纤管并列。在弹射过程中，读数头对当前位置的编码条编码进行传感检测，经过相应的累加计算，得到当前滑车的位移数值。  

放大器用于将读数头检测得到的光通断信号转换为高低电平信号，并将所得到的电信号传递至滑车电控单元，最终完成弹射过程中滑车的位移、速度解算。

分段编码式位移速度传感器即是在上述三部分器件的基础上，协同完成弹射过程中的位移速度数据检出。

本发明相比现有技术有如下优点：

（1）本发明针对无人机气液压弹射，提出一种新型的位移速度传感器，传感器器结构形式简单、工作稳定可靠；

（2）本发明大大的提高了无人机气液压弹射过程中，对于位移、速度检测的可靠性与准确性；

（3）本发明能够保证在弹射过程中，发生位移速度信号检测丢帧的条件下，仍可通过对后续的编码条区间检测，实现位移数据的准确检出；

（4）本发明编码形式灵活，可以根据实际使用条件采用多种编码形式；

（5）本发明不仅能够直接检测出“速度—时间”，“位移—时间”数据，同时还能够直接检测出“速度—位移”数据。

 

附图说明

图1为本发明分段编码式位移速度传感器结构示意图；

图2为本发明分段编码式位移速度传感器在气液压弹射器中安装位置示意图；

图3为本发明的分段编码式位移速度传感器编码条功能区示意图；

图4为本发明的分段编码式位移速度传感器读数头结构示意图；

图5为本发明的三位二进制式的分段编码式位移传感器编码条结构及对应编码示意图；

图6为本发明的格雷码形式分段编码式位移速度传感器编码条结构及对应编码示意图；