[發明專利]一種氣流致聲發電機彈載能量采集檢測裝置

在審

• 申請號: 202110971124.4
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113765434A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 陳荷娟;李京昊;李智鵬;張建銘;沈嫣秋
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;G01R22/10
• 代理公司: 東莞市創益專利事務所 44249
• 代理人: 李衛平

一種氣流致聲發電機彈載能量采集檢測裝置，本發明屬于引信電源技術領域。利用彈丸發射后迎面氣流作用于彈體，氣流入氣流致聲發電機的入流調制結構，在空腔內氣流誘發生成邊棱音，產生一個穩定的激勵聲波，該聲波通過共振腔結構傳播到達底部，壓電換能元件感受到聲波后引起諧振并將振動能轉換成電能，通過能量采集電路將壓電換能元件輸出的交流電壓轉換成直流電壓并加在負載兩端，數字信號采集與存儲電路中的A/D轉換電路將負載兩端的直流電壓信號轉換為數字信號，存儲電路的單片機采集該數字信號并存儲在了閃存芯片中，從而實現彈載發電能量的實時采集與存儲功能，由此實現氣流致聲發電機發電能量利用和控制。

技術領域

本發明屬于引信電源技術領域，涉及動態發電能量檢測技術，尤其涉及作為引信專用電源輸出功率的彈載檢測，能夠適應彈丸發射、飛行環境，采集和檢測引信用氣流致聲發電機發電能量的一種氣流致聲發電機彈載能量采集檢測裝置。

背景技術

引信用電源一般用一次性化學電池或物理電源,與民用電池和電源不同之處在于其平時不發電、供電，只有在發射環境下彈丸正常飛行過程中被激發發電并供電。氣流致聲發電機，是當今引信領域的一種新型電源，滿足引信使用環境。該發電機在彈丸飛行中由彈外的不穩定的迎面氣流激勵，具有輸出功率和電壓信號較穩定的特征。為了滿足引信使用要求，在工程化研制、產品生產中需要一種實時并快速檢測發電功率、存儲能量的檢測手段。

氣流致聲發電機的激勵氣流流過管道后誘發出一個聲波信號，會引起結構振動，利用壓電換能原理，將這種彈丸飛行中遇到的迎面氣流轉化為電能。因這種發電機輸出為交流電壓信號，而實際應用電路需要直流電供電，所以，需要進行交直流轉換。典型的引信電源交直流轉換電路是一個簡單的二極管半波或全波整流電路。而氣流致聲發電機輸出微功率、能量隨迎面氣流而波動，普通二極管式交直流轉換電路無法能夠實現其最大效率轉換的需求，于是，為氣流致聲發電機設計了一種新型的同步電荷采集與存儲電路。

普通的交直流轉換電路采用標準能量采集電路，由一個全橋整流電路和一個濾波電容構成，前者完成交-直流變換，后者完成電荷存儲。全橋整流電橋將壓電元件輸出的交流電轉換成波紋較大的直流電，并聯較大的濾波電容保證波紋較小的輸出電壓。標準能量采集電路拓撲結構簡單，輸出電壓連續，但是能量采集效率較低。國內有介紹利用FPGA進行模擬量的采集存儲的方法，供電后采集編碼模塊控制將AD采集電路發回的數字信號進行編碼寫入FIFO模塊，并不斷循環，待收到起飛標志，FLASH讀寫控制模塊從FIFO模塊中讀取數據并存入FLASH芯片。另一種方法是，飛行過程結束接受外部控制指令，FLASH讀寫控制模塊讀取FLASH芯片中的數據并寫入FIFO，再通過通訊接口讀取FIFO模塊數據并發送給外部。利用FPGA控制的方法操作復雜。彈丸空間有限，這些方法中模塊多占體積不能采用，FPGA能耗較大不適合在引信中使用。

在引信電源技術領域，還沒有專門供彈丸飛行中引信工作使用的實時能量采集的裝置。氣流致聲發電機裝在彈上使用，飛行中遇到的迎面氣流隨機性很大，彈丸飛行速度較快，這就是造成了快速能量采集與存儲電路設計的困難。為此，提出了一種快速彈載能量檢測與存儲的裝置，對氣流致聲發電機應用于引信很有必要，也可為設計和產品化提供技術，具有重要的應用意義。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有引信系統中電源供電的不足之處，提供一種氣流致聲發電機彈載能量采集的檢測裝置。