引信计层信号调理电路设计

韩　磊，闫宇田

(国营大众机械厂第一军品研究所，山西 太原 030024)



引信计层信号调理电路设计

韩磊，闫宇田

(国营大众机械厂第一军品研究所，山西 太原 030024)

当硬目标侵彻武器对目标进行打击时，加速度传感器会采集到不同的模拟信号，本文主要研究一信号调理电路，通过该电路对信号进行过滤校正处理，使信号能够有效准确地反馈到主CPU中，从而进行后续的控制。

侵彻；调理电路；数据处理

在现代战争中，随着防御工事的不断加强，对摧毁防御工事及其内部人员、设施的要求也在不断升级中，因此出现了专门打击隐藏在地下的敌方目标的专用武器—硬目标侵彻武器。在这个武器系统中，引信通过信号调理电路对加速度传感器接收到的信号进行处理计算，找到最佳爆点。本文主要研究内容是侵彻加速度传感器发出模拟加速度信号的调理电路设计，通过该电路对信号的处理才能使信号准确地反馈到系统主CPU，从而控制后续的进程[1]。

1　计层信号调理电路设计

调理电路的功能是处理侵彻加速度传感器发出的加速度模拟信号，这种模拟信号主要是由高频震荡信号、低频加速度信号和直流电压偏置信号叠加组成的。

调理电路的首要目的是要消除叠加信号中的直流电压偏置信号，从而能使后续的工作正常进行。消除直流偏置信号的方法是通过无源高通滤波电路(如图1)消除[2]。

图1　RC无源高通滤波电路原理图

信号的转换是需要一系列的电路才能实现，首先，通过信号的自相关电路，将原始信号中的负电压信号变成正电压信号，现在的信号中包括两种信号：传感器震荡信号和侵彻加速度信号，所以，第二步需要做的工作是使用巴特沃斯低通滤波器来滤除传感器的高频震荡信号，最后信号需要通过一正向信号放大电路后才能接入下一级电路对信号进行分析处理。调理电路流程图如图2所示[3]。

图2　硬层信号调理电路模块流程图

1.1计层信号自相关电路设计

本文采用模拟信号乘法器AD633对加速度信号进行自相关处理，本设计中，由于自相关处理是仅对信号做平方处理，而不需要对信号添加直流偏置。所以，自相关电路原理图如3所示[4]。

图3　自相关电路原理图

1.2计层信号三阶巴特沃斯低通滤波电路

图4　改进型巴特沃斯低通滤波器

通过电路的连接形式，最终可得出改进型巴特沃斯低通滤波网络的传递函数为：

因此，可以得出电路的传递函数为：

.

由于本设计是要在引信中使用，对体积的要求也是很严格的，通过计算测试，最终采用三阶改进型巴特沃斯低通滤波器，电路原理图如图5所示[5]。

图5　三阶巴特沃斯低通滤波器原理图

1.3计层信号正向放大电路设计

信号经过自相关和滤波后它的信号幅值会有较为严重的衰减，如果信号过于小在通过下一级处理电路时会有干扰信号掺杂进来，影响信号的准确性。因此需要对滤波之后的信号进行放大处理。本文采用的是正向比例放大电路，电路原理图如6所示。

图6　正向比例放大器原理图

由此，可以得出该放大电路的输入输出关系表达式为：

其中R3为可调电阻，在实际使用中通过调节R3将信号放大到最合适的范围[6]。

2　总结

本文主要是对计层信号调理电路的设计，通过对硬层加速度信号的计算分析，从而设计出对计层信号的调理过程，并且设计出了各个模块的电路原理图和相对应的计算方法。通过各个模块对计层信号的调理，才能将有效的信号输入下一级电路中，从而能够准确地计算判断出最佳爆点，对敌方进行有效的打击。

[1]李蓉，康兴国.一种实时计算硬目标侵彻着速的方法[J].探测与控制学报,2004,26(2):32-35.

[2]吴晓莉.硬目标引信侵彻及穿透的特征识别技术研究[J].弹箭与制导学报,2003，23(2):339-340.

[3]刘朝欣.引信计层/计空穴软件控制系统设计[D].太原：中北大学,2013.

[4]朱松俭，涂诗美，苏伟，等.一种测定复杂介质的实时算法[J].探测与控制学报,2004,26(2):28-31.

[5]郭晓雪，张亚，李世中，等.基于伪自相关的侵彻数据处理方法[J].探测与控制学报,2012,34(6):45-48.

[6]毕满清.模拟电子技术基础[M].北京：电子工业出版社,2008.

Circuit Design of Fuze Meter Layer Signal Conditioning

Han Lei, Yan Yutian

(FirstPublicMilitaryResearchInstitute,State-ownedDazhongMachineryFactory,TaiyuanShanxi030024,China)

When hard target penetration weapons hit the targets, the acceleration sensor will capture the different analog signals. This paper studies a signal conditioning circuit. Through the signal correction filter processing, the signal can be feedback effectively and accurately to the master CPU, so as to make the subsequent control.

penetration; conditioning circuits; data processing

2016-05-19

韩磊(1988- )，男，山西吕梁市人，助理工程师，硕士研究生，研究方向：机械电子。

1674- 4578(2016)04- 0048- 01

TJ43；TN702

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