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用于進步前輩的彈道發射體系的加快度傳感器
來歷:賽斯維傳感器網 頒發于 2021/5/21

特色

超強的受打擊才能

良好的受打擊后的不變性

MEMS加快度傳感器中最好的持久不變性

溫度、振動及打擊等卑劣情況下利用

小尺寸、品質輕

產物出口允許由瑞士辦理,但不受國際兵器貿易條例(ITAR )限定

HS8030.D加快度傳感器利用于彈道體系


簡介


s1今朝一些正在研發的新手藝,如擴大地區掩護和保存體系( EAPS ),可用于對于來襲的敵方進犯。可是,這些手藝請求更多地利用長途火炮并能夠或許使布衣傷亡的危險增大到不可接管的水平。是以,切確的火炮體系,智能彈藥和智能導彈將是將來成長的趨向。與此同時,”智能炮彈”請求進步彈藥的精度,并且自力于GPS的節制,并且集成了自力靠得住的能由傳感器(比方加快度傳感器)觸發的冗余自毀機制。這就請求傳感器在打擊起頭前直至遭到撞擊后都能任務。若是不檢測到或不到達發射的方針,兵器或是自我燒毀以消弭殘留爆炸物對布衣的要挾,或是使其自我生效。須要指出的是精度的進步也象征著須要更少的發射次數,是以能大幅度削減炮兵隊伍的后勤。


除須要的高機能傳感器,即,陀螺儀和加快度傳感器,Colibrys挑釁的是供給適合的彈道利用傳感器,以知足制導和引信體系所請求的高抗打擊才能和打擊后的高不變性。


MEMS傳感器手藝在堅忍進攻體系中利用的最好例子之一是M982神劍,一種155毫米超長途制導炮彈,由美國雷聲公司導彈體系分公司,和已并為英國BAE體系公司旗下的瑞典博福斯(Bofors)防務公司配合研發。該產物利用了慣性節制體系來進步精度,最大限定地減少危險規模。出格是在龐雜的地形情況下,慣例炮彈的有用性遭到限定,后勤和補給方便,而該產物具備更高的任務效力。此節制體系面臨的一個首要的挑釁便是須要具備高精度的并且在極為卑劣的發射后的情況下還能不變任務的慣性傳感器。


這類集成了Colibrys的MEMS加快度傳感器的智能炮彈,能夠或許蒙受發射時高達20000g的打擊力,在GPS和/或慣性單位指導下,對50千米外的方針規模內,射中誤差精度可到達數米乃至更小 。


導彈發射打擊

打擊是一種很大的加快度,凡是能夠經由進程振幅(凡是為g),延續時候(凡是為ms)和根基表面(凡是為半正弦波)來描寫一個極度的加快度 。慣例利用中面臨的打擊是短時候內高振幅的震撼,可是導彈發射的進程常常顯現永劫候的極度振幅的震撼,相稱于更大的能量開釋。

凡是情況下,規范的汽車級加快度傳感器要面臨相稱高的抗撞擊才能的請求。可是,在制導體系利用中,加快度傳感器不只請求能蒙受更大的打擊,更被請求能在此情況下不變和切確的任務。是以咱們辨別這兩種為耐打擊才能和打擊后的不變性。


導彈發射凡是伴有所謂的“永劫候高振幅打擊” (典范值:20’000g, 8ms, 半正弦波) 和稱為“高頻振蕩”的短時候中振幅打擊, (典范值:±5’000g to ±10’000g, 0.2ms, 半正弦波), 取決于導彈的尺寸、外形、資料和發射器的規格。這兩種不同情況對傳感器的影響不同很大,必須要細心斟酌。

圖 2: 現實打擊值

 

圖 3: 現實發射打擊值

 

永劫候打擊

從傳感器層面來講,如許的打擊能夠被以為是準持續的加快度。這象征著,能夠用離心計心情裝備來重現這類打擊的影響并測試傳感器的耐打擊才能和打擊后的不變性。為了證明傳感器的完整機能,這類加快進程嘗試必須在一切的三個自在度和正反兩方向上測試。


高頻打擊

高頻打擊照顧的能量少很多,但卻潛伏地影響傳感器的諧振頻次。在一些不恰當的濾波的情況下,某些打擊的幅度和頻次的組合將影響傳感器的機能和乃至破壞傳感器或陶瓷封裝自身。利用規范錘擊測試將只反映這類高頻次的震撼打擊的局部特征。


利用于導彈發射的傳感器測試

導彈發射的打擊曲線取決于發射器的范例和彈載,情勢和資料。各類測試設置裝備擺設能夠必然水平上摹擬出傳感器的機能請求,但不能完整再現實在的火炮發射打擊。首當其沖的測試是離心加快度與規范錘擊測試的組合。這類簡略的組合測試普通利用于最后的開辟和判定測試。


其次,最好的開辟測試必定是Aerobutt測試。這個繁重的東西連系了上述兩種打擊特征,并且能堅持被測樣品寧靜無缺。


數百只Colibrys的HS8000/ HS9000加快度計已接納這類方式測試,能夠供給絕對杰出的統計數據和很是好的測試成果。值得注重的是,此裝備供給了和電磁軌道發射測試幾近不異的成果。


對加快度器終究的磨練是連系沙地軟著陸的155毫米榴彈實地發射測試。裝置在IMU的加快度計能勝利蒙受住11’800g到19’500g的打擊力。對發射進程中最高打擊力,加快度傳感器表現出杰出的耐受性和極小的偏離。

圖4: Aerobutt 測試裝備

圖5: 155mm G5 榴彈炮和切確彈藥


Aerobutt測試成果

在傳感器級別上,很多測試已實現,以獲得抗打擊才能的數據和肯定因為打擊帶來的機能的變更。Aerobutt測試裝備可摹擬出高g值的多種組合情況。因為此裝備能夠在發射打擊后短短幾分鐘內規復傳感器的機能,很多加快度計利用圖5:155毫米G5榴彈炮停止了丈量,以肯定打擊對傳感器機能的真正影響。


Colibrys HS8030.D 在打擊后表現出良好的不變性,偏離最大不跨越15mg ,比例因子誤差小于1200ppm。

圖6 : 傳感器基于 Aerobutt 發射測試后數據的偏離, 沿3個軸向,跨度從 11’000 g 到 22’000 g

 

拆卸請求

基于體硅加工的MEMS微機械加快度計具有固有的高抗打擊性。傳感器機能即便在離心加快度到達40’000g 時也不任何闌珊。


利用于導彈體系的COLIBRYS加快度計的一個首要手藝是其芯片粘接手藝。該手藝最大水平地減小了MEMS芯片的應力,確保了誤差的最小化。為了保障發射時傳感器的最小誤差, Colibrys開辟了專有的芯片粘接手藝,以保障傳感器的抗打擊才能并確保應力對傳感器芯片的影響到最小化。這項新手藝已被利用到抗高打擊的HS8000和HS9000產物系列。


可是,將傳感器集成到IMU或子體系內的裝置步驟仍須要出格地注重。現實上,在灌封和封裝進程中,須要出格注重絕緣資料的設想和挑選,以保障最大水平地斷絕和下降各類振動,避免導彈發射剎時的打擊對傳感器活絡元件形成危險。 HS8000或HS9000與防振資料的連系利用是COLIBRYS傳感器利用于導彈發射體系的關頭。

HS8000 Colibrys 加快度計


HS9000 Colibrys 加快度計

 

總結

Colibrys已勝利開辟出利用于兵器發射的加快傳感器。它的抗打擊才能和機能到達了使人對勁的水平。作為一個自力的產物或集成在IMU中,本產物都已被普遍的測試。所獲得的成果證明了其機械耐用性和傳感器在嚴格的情況下的高活絡度。該加快度傳感器是今朝市售的Colibrys的普遍的加快度傳感器產物組合的一局部。


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