韓　磊，閆宇田

(國(guó)營(yíng)大眾機(jī)械廠第一軍品研究所，山西 太原 030024)

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引信計(jì)層信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)

韓磊，閆宇田

(國(guó)營(yíng)大眾機(jī)械廠第一軍品研究所，山西 太原 030024)

當(dāng)硬目標(biāo)侵徹武器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行打擊時(shí)，加速度傳感器會(huì)采集到不同的模擬信號(hào)，本文主要研究一信號(hào)調(diào)理電路，通過(guò)該電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾校正處理，使信號(hào)能夠有效準(zhǔn)確地反饋到主CPU中，從而進(jìn)行后續(xù)的控制。

侵徹；調(diào)理電路；數(shù)據(jù)處理

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，隨著防御工事的不斷加強(qiáng)，對(duì)摧毀防御工事及其內(nèi)部人員、設(shè)施的要求也在不斷升級(jí)中，因此出現(xiàn)了專門打擊隱藏在地下的敵方目標(biāo)的專用武器—硬目標(biāo)侵徹武器。在這個(gè)武器系統(tǒng)中，引信通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路對(duì)加速度傳感器接收到的信號(hào)進(jìn)行處理計(jì)算，找到最佳爆點(diǎn)。本文主要研究?jī)?nèi)容是侵徹加速度傳感器發(fā)出模擬加速度信號(hào)的調(diào)理電路設(shè)計(jì)，通過(guò)該電路對(duì)信號(hào)的處理才能使信號(hào)準(zhǔn)確地反饋到系統(tǒng)主CPU，從而控制后續(xù)的進(jìn)程[1]。

1　計(jì)層信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)

調(diào)理電路的功能是處理侵徹加速度傳感器發(fā)出的加速度模擬信號(hào)，這種模擬信號(hào)主要是由高頻震蕩信號(hào)、低頻加速度信號(hào)和直流電壓偏置信號(hào)疊加組成的。

調(diào)理電路的首要目的是要消除疊加信號(hào)中的直流電壓偏置信號(hào)，從而能使后續(xù)的工作正常進(jìn)行。消除直流偏置信號(hào)的方法是通過(guò)無(wú)源高通濾波電路(如圖1)消除[2]。

圖1　RC無(wú)源高通濾波電路原理圖

信號(hào)的轉(zhuǎn)換是需要一系列的電路才能實(shí)現(xiàn)，首先，通過(guò)信號(hào)的自相關(guān)電路，將原始信號(hào)中的負(fù)電壓信號(hào)變成正電壓信號(hào)，現(xiàn)在的信號(hào)中包括兩種信號(hào)：傳感器震蕩信號(hào)和侵徹加速度信號(hào)，所以，第二步需要做的工作是使用巴特沃斯低通濾波器來(lái)濾除傳感器的高頻震蕩信號(hào)，最后信號(hào)需要通過(guò)一正向信號(hào)放大電路后才能接入下一級(jí)電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理。調(diào)理電路流程圖如圖2所示[3]。

圖2　硬層信號(hào)調(diào)理電路模塊流程圖

1.1計(jì)層信號(hào)自相關(guān)電路設(shè)計(jì)

本文采用模擬信號(hào)乘法器AD633對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行自相關(guān)處理，本設(shè)計(jì)中，由于自相關(guān)處理是僅對(duì)信號(hào)做平方處理，而不需要對(duì)信號(hào)添加直流偏置。所以，自相關(guān)電路原理圖如3所示[4]。

圖3　自相關(guān)電路原理圖

1.2計(jì)層信號(hào)三階巴特沃斯低通濾波電路

圖4　改進(jìn)型巴特沃斯低通濾波器

通過(guò)電路的連接形式，最終可得出改進(jìn)型巴特沃斯低通濾波網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為：

因此，可以得出電路的傳遞函數(shù)為：

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由于本設(shè)計(jì)是要在引信中使用，對(duì)體積的要求也是很嚴(yán)格的，通過(guò)計(jì)算測(cè)試，最終采用三階改進(jìn)型巴特沃斯低通濾波器，電路原理圖如圖5所示[5]。

圖5　三階巴特沃斯低通濾波器原理圖

1.3計(jì)層信號(hào)正向放大電路設(shè)計(jì)

信號(hào)經(jīng)過(guò)自相關(guān)和濾波后它的信號(hào)幅值會(huì)有較為嚴(yán)重的衰減，如果信號(hào)過(guò)于小在通過(guò)下一級(jí)處理電路時(shí)會(huì)有干擾信號(hào)摻雜進(jìn)來(lái)，影響信號(hào)的準(zhǔn)確性。因此需要對(duì)濾波之后的信號(hào)進(jìn)行放大處理。本文采用的是正向比例放大電路，電路原理圖如6所示。

圖6　正向比例放大器原理圖

由此，可以得出該放大電路的輸入輸出關(guān)系表達(dá)式為：

其中R3為可調(diào)電阻，在實(shí)際使用中通過(guò)調(diào)節(jié)R3將信號(hào)放大到最合適的范圍[6]。

2　總結(jié)

本文主要是對(duì)計(jì)層信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)硬層加速度信號(hào)的計(jì)算分析，從而設(shè)計(jì)出對(duì)計(jì)層信號(hào)的調(diào)理過(guò)程，并且設(shè)計(jì)出了各個(gè)模塊的電路原理圖和相對(duì)應(yīng)的計(jì)算方法。通過(guò)各個(gè)模塊對(duì)計(jì)層信號(hào)的調(diào)理，才能將有效的信號(hào)輸入下一級(jí)電路中，從而能夠準(zhǔn)確地計(jì)算判斷出最佳爆點(diǎn)，對(duì)敵方進(jìn)行有效的打擊。

[1]李蓉，康興國(guó).一種實(shí)時(shí)計(jì)算硬目標(biāo)侵徹著速的方法[J].探測(cè)與控制學(xué)報(bào),2004,26(2):32-35.

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[6]畢滿清.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：電子工業(yè)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

韓磊(1988- )，男，山西呂梁市人，助理工程師，碩士研究生，研究方向：機(jī)械電子。

1674- 4578(2016)04- 0048- 01

TJ43；TN702

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