[發明專利]一種彈丸跨介質姿態測試方法

在審

• 申請號: 202111429658.0
• 申請日: 2021-11-29
• 公開（公告）號: CN114199226A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 顧金良;楊浩龍;劉志宇;張濤;夏言;羅紅娥
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/18
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

1.一種彈丸跨介質姿態測試方法，其特征在于，步驟如下：

步驟1、在彈丸內增設姿態測試裝置：

所述姿態測試裝置包括外殼（1）、彈簧（2）、扭簧（3）、掛鉤（4）、浮標（5）、掛鉤塞（6）、第一隔板（7）、第二隔板（8）、加速度傳感器、陀螺儀、供電模塊、信號調理電路、存儲器模塊、數據傳輸模塊、主芯片MCU；

在外殼（1）內設置第一隔板（7），第一隔板（7）將外殼（1）內分為第一腔體和第二腔體，彈簧（2）、扭簧（3）、掛鉤（4）、設置在第一腔體內，在第一腔體的圓周外壁上開有一個圓孔，掛鉤塞（6）設置在圓孔內，并與外殼（1）的外壁面平滑過渡，彈簧（2）一端固定在第一腔體的內壁，另一端固定在掛鉤塞（6）上，掛鉤（4）通過扭簧（3）和轉軸設置在第一腔體內，初始狀態時，掛鉤（4）鉤在掛鉤塞（6）上，且彈簧（2）處于拉伸狀態；在掛鉤塞（6）外壁和彈丸內壁之間留有間隙，用于裝填炸藥，用于炸開彈丸殼體以及作為推動掛鉤塞（6）向外殼（1）內運動的動力；

在第二腔體內設有第二隔板（8），通過第二隔板（8）將第二腔體自上而下分為電路板腔（9）和供電模塊腔（10），陀螺儀、主芯片MCU、信號調理電路、存儲器模塊、數據傳輸模塊設置在電路板腔（9），加速度傳感器固定在第二隔板（8）上，供電模塊固定在供電模塊腔（10）內；加速度傳感器的輸出信號通過3根電纜線與信號調理電路進行連接；信號調理電路的輸出連接到主芯片MCU的AD上，陀螺儀與主芯片MCU通過SPI的方式進行連接，存儲器模塊與主芯片MCU通過FSMC的方式進行連接，數據傳輸模塊通過串行式通信的方式進行回傳數據的；供電模塊分別與陀螺儀、信號調理電路、存儲器模塊、數據傳輸模塊和主芯片MCU連接，對它們進行供電；

步驟2、彈丸發射瞬間，加速度傳感器和陀螺儀進行啟動，自檢和校準；加速度傳感器與信號調理電路通過三根電纜線相連；加速度傳感器將采集到的電荷信號通過電纜線輸入到信號調理電路，信號調理電路將電荷信號進行放大和轉換變為電壓模擬信號；再通過主芯片MCU中的AD轉換將電壓模擬信號轉化為電壓數字信號，獲得加速度；主芯片MCU將陀螺儀設置為它的從設備，讀取角速度；主芯片MCU將角速度和加速度的值寫入存儲器模塊中；

步驟3、彈丸到達水底之后，在姿態測試裝置的作用下，浮標（5）被彈出，帶著串行通信線的一端浮到水上和上位機建立連接；等待上位機通過串行通信的方式給姿態測試裝置發送一個信號之后，然后通過為數據傳輸模塊將保存在存儲器模塊中的三軸角速度、三軸加速度和姿態角的值傳回到上位機。

2.根據權利要求1所述的彈丸跨介質姿態測試方法，其特征在于：所述姿態測試裝置的第二腔體外壁設有外螺紋，用于連接在彈丸內。

3.根據權利要求1所述的彈丸跨介質姿態測試方法，其特征在于：姿態測試裝置還包括浮標（5），掛鉤塞（6）自內壁向外開有盲孔，浮標（5）設置在盲孔內。

4.根據權利要求1所述的彈丸跨介質姿態測試方法，其特征在于：姿態測試裝置的外殼（1）材料為35CrMnSiA，第二腔體通過填充環氧樹脂實現緩沖。

5.根據權利要求1所述的彈丸跨介質姿態測試方法，其特征在于：所述信號調理電路包括運算放大器U1、第一接口P1、第一反饋電容C1、第一反饋電阻R1、第二接口P2、第二反饋電容C2、第二反饋電阻R2、第三接口P3、第三反饋電容C3、第三反饋電阻R3、第四分壓電阻R4、第五分壓電阻R5；信號調理電路是用3.3V進行供電，由供電模塊與運算放大器U1的引腳4相連進行供電；第四分壓電阻R4和第五分壓電阻R5起分壓的作用，為運算放大器U1的正輸入端提供1.65V電壓，第四分壓電阻R4一端接3.3V電壓，另一端與第五分壓電阻R5相連，第五分壓電阻R5的另一端接地；第一接口P1接加速度傳感器的X軸接口，第二接口P2接加速度傳感器的Y軸接口，第三接口P3接加速度傳感器的Z軸輸出接口，加速度傳感器通過3根電纜線分別與第一接口P1、第二接口P2、第三接口P3相連；第一反饋電容C1和第一反饋電阻R1并聯，并聯在運算放大器U1的引腳1和引腳2上；第二反饋電容C2和第二反饋電阻R2并聯，并聯在運算放大器U1的引腳6和引腳7上；第三反饋電容C3和第三反饋電阻R3并聯；并聯在運算放大器U1的引腳13和引腳14上；加速度傳感器采集信號之后，通過第一接口P1、第二接口P2和第三接口P3將電信號傳輸到信號調理電路的運算放大器U1中，然后信號調理電路的運算放大器U1輸出放大和轉換之后的電壓模擬信號。