[發明專利]一種應用于高沖擊、強振動條件下的位移速度傳感器

有效

• 申請號: 201310399833.5
• 申請日: 2013-09-05
• 公開（公告）號: CN103438938A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 楊東偉;謝云峰;鄧燦;汪弋;吳廷
• 申請（專利權）人: 中國航天時代電子公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明屬于傳感器領域，特別是一種應用于無人機氣液壓彈射的分段編碼式位移速度傳感器。

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背景技術

無人機氣液壓彈射是近年來國際上出現的一種先進的無人機發射起飛方式，與常用的火箭助推發射起飛方式相比，氣液壓彈射在發射過程中不會產生光與煙霧，便于起飛場地的隱蔽，更符合實戰需求，同時也不存在火工器材的存儲、運輸與管理問題，并且氣液壓彈射更具有通用性，同一彈射器可適用于不同型號無人機的發射起飛。

在氣液壓彈射過程中，為了保證無人機能夠達到安全的起飛速度，必須要求彈射系統能夠對運載飛機的滑車運動速度進行準確的測定。速度測定結果的準確性直接決定著無人機彈射起飛的可靠性，因此，如何準確有效地對滑車進行速度測定，是彈射系統研發過程中必須要解決的關鍵技術問題之一。

但無人機氣液壓彈射的過程發生時間極短，同時伴隨著劇烈的沖擊振動，設備的工作條件極其惡劣，目前已有的各型位移速度傳感器均難以在如此短時間、高沖擊、強振動條件下進行高精度的速度檢測。因此，如何準確有效地對滑車進行速度測定，也是彈射系統研發過程中的技術難題之一。

目前，針對無人機氣液壓彈射，多采用高速圖像采集的方法。對彈射過程進行圖像采集，并在試驗完成后，使用圖像處理的方法對滑車的速度進行分析測定。由于彈射器發射架的長度較大（10m以上），而高速相機的橫向分辨率有限（5120以下），因此使用這一方法對彈射全過程進行圖像采集后得到的測速精度很低，只能使用分段局部圖像的方法，對氣液壓彈射的局部過程進行速度測定。同時，高速圖像采集測速系統的采購成本較高，試驗所得到的圖像數據量極大，圖像數據處理解析過程繁雜，速度數據取得周期較長。使用高速圖像采集的方法，對氣液壓彈射過程中的滑車運動進行測速，并不是一個理想的解決方法。

而本發明采用分段數字式編碼、光電快速檢測的方法，有效地克服了彈射過程中的高沖擊、強振動，快速、穩定、可靠地實現了彈射過程中滑車的位移及速度的檢測，確保無人機彈射起飛過程的可靠性。同時，該傳感器具有構成簡單、使用方便、實現成本低等特點，不僅可以應用于無人機氣液壓彈射，也可以廣泛的應用于各種沖擊振動場合下的位移速度傳感檢測。

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發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對無人機氣液壓彈射過程中，現有各型位移速度傳感器的不足，提供一種結構簡單、抗沖擊、抗振動、工作狀態穩定、速度檢測精度高的新型位移速度傳感器。

??本發明包括如下的技術方案：

一種應用于無人機氣液壓彈射的位移速度傳感器，包括編碼條、讀數頭以及放大器三部分。

編碼條是在L或者T型鋁基型材上依據一定的編碼形式進行開槽，開槽編碼包括“二進制碼”、“格雷碼”等多種形式。?

讀數頭包括多個對射式光纖管并列。在彈射過程中，讀數頭對當前位置的編碼條編碼進行傳感檢測，經過相應的累加計算，得到當前滑車的位移數值。??

放大器用于將讀數頭檢測得到的光通斷信號轉換為高低電平信號，并將所得到的電信號傳遞至滑車電控單元，最終完成彈射過程中滑車的位移、速度解算。

分段編碼式位移速度傳感器即是在上述三部分器件的基礎上，協同完成彈射過程中的位移速度數據檢出。

本發明相比現有技術有如下優點：

（1）本發明針對無人機氣液壓彈射，提出一種新型的位移速度傳感器，傳感器器結構形式簡單、工作穩定可靠；

（2）本發明大大的提高了無人機氣液壓彈射過程中，對于位移、速度檢測的可靠性與準確性；

（3）本發明能夠保證在彈射過程中，發生位移速度信號檢測丟幀的條件下，仍可通過對后續的編碼條區間檢測，實現位移數據的準確檢出；

（4）本發明編碼形式靈活，可以根據實際使用條件采用多種編碼形式；

（5）本發明不僅能夠直接檢測出“速度—時間”，“位移—時間”數據，同時還能夠直接檢測出“速度—位移”數據。

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附圖說明

圖1為本發明分段編碼式位移速度傳感器結構示意圖；

圖2為本發明分段編碼式位移速度傳感器在氣液壓彈射器中安裝位置示意圖；

圖3為本發明的分段編碼式位移速度傳感器編碼條功能區示意圖；

圖4為本發明的分段編碼式位移速度傳感器讀數頭結構示意圖；

圖5為本發明的三位二進制式的分段編碼式位移傳感器編碼條結構及對應編碼示意圖；

圖6為本發明的格雷碼形式分段編碼式位移速度傳感器編碼條結構及對應編碼示意圖；