[實(shí)用新型]單壓電片壓電換能的萬向觸發(fā)沖擊引信傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720913470.6
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN206920060U
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李代生;羅承剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院總體工程研究所
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11340
• 代理人: 楊春

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及引信傳感器，尤其涉及一種單壓電片壓電換能的萬向觸發(fā)沖擊引信傳感器。

背景技術(shù)

萬向觸發(fā)起爆控制技術(shù)在引信中有著廣泛的應(yīng)用，如導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部、魚雷、空投炸彈等的觸發(fā)引信，都需要用它來做引信的主要著發(fā)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)或輔助點(diǎn)火機(jī)構(gòu)。其中有的起爆控制不僅需要萬向作用，還要求作用迅速，即快速起爆，以達(dá)到最佳的毀傷效果。

一般的萬向觸發(fā)機(jī)構(gòu)多采用碰擊閉合開關(guān)、彈簧錘等機(jī)構(gòu)或其他機(jī)電開關(guān)結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)存在的主要問題是大著角作用可靠性低和作用時(shí)間偏長，有的甚至存在不同大小角度的死區(qū)。

采用引信傳感器作為彈目交匯的信息探測裝置，配以電子處理和起爆控制電路，是解決上述傳統(tǒng)問題的有效途徑。

由于彈目交匯時(shí)的著角和部位是隨機(jī)的，當(dāng)著角超過一定角度后，引信頭部已不能和目標(biāo)發(fā)生碰撞，而是彈體與目標(biāo)相擦，甚至可能存在彈尾與目標(biāo)發(fā)生碰撞的情況。

因此，引信用萬向觸發(fā)傳感器在結(jié)構(gòu)和性能上與一般傳感器有很大差別。它要求傳感器在任何方向上受力時(shí)都要可靠作用，有時(shí)還要求極短的作用時(shí)間。

目前，可知的壓電換能的萬向觸發(fā)沖擊引信傳感器有三向中心壓縮式壓電萬向加速度傳感器、三維壓電式引信萬向加速度傳感器、壓電引信傳感器等3種。

對于三向中心壓縮式壓電萬向加速度傳感器，3個傳感器互成120°安裝在與傳感器主軸平行的平面上，當(dāng)受力方向沿該平面做周向旋轉(zhuǎn)時(shí)，其輸出最大變化13.5％。但當(dāng)受力方向沿該平面法向(垂向)旋轉(zhuǎn)時(shí)，其輸出變化將會很大，如當(dāng)受力方向與該平面垂直時(shí)，其輸出將接近0。因此，它不是一個真正的萬向觸發(fā)沖擊引信傳感器。

對于三維壓電式引信萬向加速度傳感器和壓電引信傳感器，這2種傳感器可簡單理解為三個單向傳感器正交組合，從原理上講可以感受任一方向的力，起到萬向性探測的作用。但是，一方面它們是三個單向傳感器的組合結(jié)構(gòu)，因此其結(jié)構(gòu)稍顯復(fù)雜，另一方面，隨著其受力方向的變化，各單向傳感器的輸出電荷的極性會發(fā)生反轉(zhuǎn)，因而需要對3個單向傳感器分別送入電壓放大器進(jìn)行阻抗變換和信號放大并分別取絕對值后方可進(jìn)行求和操作，因此其電路稍顯復(fù)雜。這2方面的原因?qū)е缕潴w積較大、重量較重、成本較高。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供單壓電片壓電換能的萬向觸發(fā)沖擊引信傳感器。

本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：

一種單壓電片壓電換能的萬向觸發(fā)沖擊引信傳感器，包括正電極、負(fù)電極、壓電片、正質(zhì)量塊、負(fù)質(zhì)量塊和絕緣殼體，所述正電極的內(nèi)側(cè)面和所述負(fù)電極的內(nèi)側(cè)面上均設(shè)置有圓錐槽，所述正質(zhì)量塊設(shè)置在所述正電極的圓錐槽內(nèi)，所述負(fù)質(zhì)量塊設(shè)置在所述負(fù)電極的圓錐槽內(nèi)，所述正電極和所述負(fù)電極均設(shè)置在所述絕緣殼體內(nèi)，所述壓電片固定設(shè)置在所述正質(zhì)量塊與所述負(fù)質(zhì)量塊之間。

具體地，所述絕緣外殼為圓筒結(jié)構(gòu)，所述正電極和所述負(fù)電極均為圓柱結(jié)構(gòu)，所述正電極和所述負(fù)電極與所述絕緣殼體之間通過螺紋聯(lián)接，所述正質(zhì)量塊和所述負(fù)質(zhì)量塊均為半球結(jié)構(gòu)，所述壓電片為環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述壓電片的外徑與所述正質(zhì)量塊和所述負(fù)質(zhì)量塊的直徑相等。

優(yōu)選地，所述圓錐槽的內(nèi)錐角為90°，所述正質(zhì)量塊的球面與所述正電極的圓錐槽的內(nèi)側(cè)面相切，所述負(fù)質(zhì)量塊的球面與所述負(fù)電極的圓錐槽的內(nèi)側(cè)面相切，所述正質(zhì)量塊和所述負(fù)質(zhì)量塊的圓形面的中心處均設(shè)置有與所述壓電片的內(nèi)環(huán)適配的短圓柱。

具體地，所述壓電片的兩個側(cè)面分別與所述正質(zhì)量塊和所述負(fù)質(zhì)量塊貼合，且所述正質(zhì)量塊和所述負(fù)質(zhì)量塊對所述壓電片施加預(yù)應(yīng)力。

進(jìn)一步，所述正電極和所述負(fù)電極的外側(cè)面均設(shè)置有預(yù)應(yīng)力施加輔助孔。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

本實(shí)用新型單壓電片壓電換能的萬向觸發(fā)沖擊引信傳感器通過設(shè)置1個中心壓縮式壓電片，構(gòu)成1個單軸向加速度傳感器，當(dāng)其所受到的沖擊力沿其周向旋轉(zhuǎn)時(shí)其輸出靈敏度不變；當(dāng)其所受到的沖擊力沿其軸向旋轉(zhuǎn)時(shí)，其輸出靈敏度變化不大，任意角度均能可靠響應(yīng)；受到任意方向的沖擊力時(shí)，其壓電片所產(chǎn)生的電荷的極性不會發(fā)生反轉(zhuǎn)，其信號處理電路只需要1個電壓放大器進(jìn)行阻抗變換和信號放大處理后直接驅(qū)動起爆控制電路。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型所述單壓電片壓電換能的萬向觸發(fā)沖擊引信傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型正向沖擊受力分析示意圖；

圖3是本實(shí)用新型橫向沖擊受力分析示意圖；

圖4是本實(shí)用新型橫向沖擊受力右側(cè)質(zhì)量塊平面力系示意圖；

圖5是本實(shí)用新型側(cè)向沖擊受力分析示意圖；