地磁感应线圈在弹体运动参数测量中的应用研究

【摘要】：弹体运动参数的测试对灵巧弹药的研制有着重要意义。论文主要研究了利用地磁感应线圈测量弹体运动参数的原理,并针对末敏弹稳态扫描参数测试问题设计了完整的测试系统。 首先基于地磁场理论,结合国际地磁参考模型,仿真分析了地磁场强度向量随地理纬度、经度和高度的变化,表明在一定射程范围内,地磁场强度向量保持恒定不变。经过对几种常用地磁传感器的比较,选择地磁感应线圈作为设计应用的传感器。 其次论述了地磁感应线圈的测量原理,得出了地磁感应线圈的测量方程,表明线圈输出的电压信号与姿态角、姿态角速率、射向有关。针对旋转弹进行了弹道仿真,分析了不同射向对地磁感应线圈测量结果的影响。根据有伞末敏弹“月亮式”运动的特点,进一步建立了末敏弹稳态扫描参数的测量模型,主要测量末敏弹的稳态扫描角和转速。 然后设计了末敏弹稳态扫描运动参数测量系统,由末敏弹稳态扫描参数记录仪和用户软件两部分组成。记录仪主要功能包括测量信号调理、AD采样、数据记录、与PC机的USB接口通讯等。记录仪用户软件的主要功能包括与记录仪的USB接口通讯、数据读入、数据处理等。 在用户软件设计过程中研究了几种数据处理方法,包括Butterworth滤波器设计转速和扫描角的计算方法。针对以往测量信号饱和时无法获取扫描角的问题,提出了一种基于Savitzky-Golay法导数计算的数据处理方法,并给出仿真测试效果。 最后进行实验测试,表明设计的测量系统能够有效地测量末敏弹的稳态扫描参数。