一种侵彻引信用电容与压电复合式传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种侵彻引信用电容与压电复合式传感器，能同时获得电容和压电信号，兼顾打击多层薄目标和单层厚目标。其包括外壳，设置在外壳中的移动通道两端分别连接定极板和压电传感组件；定极板下表面设置上电极、环形电极；质量块的上表面通过预压缩的弹性部件抵触定极板；质量块的上表面不与环形电极接触；定极板下表面有一层绝缘介质薄膜，以实现上电极与质量块上表面之间的绝缘，并提供初始电容量；质量块与外壳紧密接触，外壳与定极板下表面的环形电极紧密接触，构成动极板回路；侵彻时，质量块向压电传感组件方向运动，使得平行板电容器容值发生变化；当质量块继续运动至接触压电传感组件时，压电传感组件产生压电效应。效应。效应。

【技术实现步骤摘要】
一种侵彻引信用电容与压电复合式传感器


[0001]本专利技术涉及电容传感器和压电传感器
，具体涉及一种侵彻引信用电容与压电复合式传感器。

技术介绍

[0002]侵彻弹药想获得更优的毁伤模式，需要侵彻引信对目标特性具有较强的识别能力。传统加速度传感器振动混叠严重，为解决混叠问题，传统加速度传感器需要进行滤波处理后才能进行计层和空穴识别。
[0003]传统加速度传感器在侵彻时，会产生振动信号混叠，导致穿层信号不明显，出靶信号弱等问题，需要先进行滤波处理后，才能完成计层识别及空穴识别，而滤波处理易将侵彻刚体信号滤掉且会造成一定程度的相位延迟和幅值衰减，无法得到真实的侵彻过载，最终导致计层错误和无法准确判断出靶时刻。
[0004]若采用单一的对弹丸速度敏感的冲击传感器，其信号粘连不明显，可实现准确计层，但其信号收敛速度过快，无法对出靶时刻进行准确识别。若采用单一的对位移敏感的电容传感器，其信号卸载特征较为明显，在对厚目标进行空穴识别时可准确判别出靶时刻，但由于其信号受位移变化影响较大，在计层识别过程中其信号也会产生粘连现象。
[0005]为提升侵彻弹药利用效能，同时降低成本，使侵彻弹药获得更优的毁伤模式，其侵彻引信需要兼顾识别不同目标，才能提高其多目标打击能力。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种侵彻引信用电容与压电复合式传感器，能够在侵彻硬目标时，同时获得电容和压电信号，兼顾打击多层薄目标和单层厚目标，为准确获取穿层信号和靶后炸点精确控制，实现计层识别和空穴识别提供了实时、准确的数据。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的。
[0008]一种侵彻引信用电容与压电复合式传感器，包括：
[0009]一外壳；
[0010]一移动通道，设置在所述外壳内；所述移动通道一端连接定极板，另一端连接压电传感组件；压电传感组件与外壳保持绝缘，并引出压电信号引线；所述定极板下表面中部设置上电极、四周设置环形电极，上电极和环形电极分别电连接定、动极板引线；
[0011]一可导电的质量块，受惯性力作用在所述移动通道内运动；初始状态下，所述质量块的上表面通过预压缩、可导电的弹性部件抵触定极板；质量块的上表面不与环形电极接触；定极板下表面有一层绝缘介质薄膜，以实现上电极与质量块上表面之间的绝缘，并提供初始电容量；质量块与外壳紧密接触，外壳与定极板下表面的环形电极紧密接触，构成动极板回路；
[0012]在传感器处于侵彻状态时，质量块在惯性力作用下压缩弹性部件脱离与定极板的接触，向压电传感组件方向运动，使得平行板电容器容值发生变化；当质量块继续运动至接
触压电传感组件时，压电传感组件产生压电效应；
[0013]压电传感组件根据质量块施加的压力，输出压电信号。
[0014]优选地，所述移动通道提供质量块的运动空间和弹性部件的容纳空间；所述移动通道包括第一段和第二段，第一段的内径较大，第二段的内径较小；质量块包括大端和小端；大端与第一段配合，小端与第二段配合，使质量块沿所述移动通道移动；弹性部件两端一端与所述大端的底面抵触，另一端与第一段和第二段之间形成的上台阶面抵触。
[0015]优选地，所述压电传感组件包括自上而下依次叠放的缓冲垫、导电片、上垫片、压电片、下垫片、导电座、后垫片；导电片和导电座各自引出一条压电信号的引线；压电片与其上下表面的导电片和导电座紧密接触；环形的上垫片和下垫片提供对压电片的减振缓冲；导电座与外壳之间绝缘，缓冲垫实现质量块与导电片之间的绝缘。
[0016]优选地，所述压电传感组件中的各层通过不导电的外套和内套组装在一起，实现与外壳绝缘；内套用于固定导电座，外套用于固定缓冲垫、导电片、上垫片、压电片、下垫片，以及内套。
[0017]优选地，上垫片和下垫片采用橡胶材质。
[0018]优选地，外壳为圆筒结构，顶面和底面分别设有凹槽，用于安装定极板和压电传感组件；圆筒结构外表面开设轴向走线槽，用于将压电传感组件的引线引出本传感器之外。
[0019]优选地，进一步包括隔板和上压螺；上压螺、下压螺分别安装在外壳的两端；上压螺向隔板施压，使得隔板与定极板紧密接触，隔板将上压螺与定极板绝缘隔开，上压螺与隔板开有引线出口。
[0020]优选地，进一步包括下压螺，所述下压螺使得导电座紧密嵌入所述内套中；导电座与下压螺通过后垫片绝缘。
[0021]优选地，所述弹性元件为弹簧。
[0022]有益效果：
[0023](1)传感器处于侵彻状态时，会同时获得电容传感器信号和压电传感器信号，使得计层识别和空穴识别更加准确，提高传感器的可靠性。
[0024](2)本专利技术中平行板电容器采用远离型电容，传感器处于侵彻入靶状态时，质量块开始从起始状态逐渐向压电片方向运动，此时传感器容值不断减小；当处于侵彻过程中时，质量块运动到最大限位，此时传感器容值将保持固定，同时压电片将产生电荷量变化；当传感器处于侵彻出靶状态时，质量块离开最大限位，压电片恢复形变，电荷量逐渐减小，传感器容值开始增大，直至完全出靶，传感器回到初始状态。
[0025](3)本专利技术采用质量块同时作为传感器电容部分的动极板和压电传感器的冲击头，采用弹簧来切换状态，结构简单，体积小。
[0026](4)本专利技术一优选方案中，压电传感组件通过内外套进行组装，同时实现与外壳绝缘。
[0027](5)在传感器处于侵彻出靶状态时，由于数万g值的侵彻过载瞬间消失，质量块3受到的惯性力从数万g值迅速减小至弹簧抗力值，在弹簧9的作用，质量块3处于返程状态，此时传感器压电片电荷输出迅速减小至零，传感器电容从最小容值处阶跃上升，由于弹体在侵彻出靶时，传感器电容波形从平台段变为阶跃段上升的特征明显，可作为判断侵彻出靶的依据。
[0028](6)由于传感器的压电信号只在侵彻入靶到进入靶板内部时，有最大的电荷量变化，因此传感器的压电部分只对穿层信号敏感，有利于计层识别；传感器的电容信号在弹丸侵彻到靶板内部时，始终处于平台段，而在侵彻入靶和侵彻出靶时，传感器的电容信号有阶跃式的上升段和下降段，因此对入靶以及出靶信号敏感，有利于空穴识别，在一定程度上解决了传统的加速度传感器对穿层信号混叠和出靶信号不明显的问题。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的结构示意图；
[0030]图2为定极板的结构示意图；
[0031]图中：1
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上压螺、2
‑
定极板、3
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质量块、4
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压电片、5
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1上垫片、5
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2下垫片、6
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导电片、7
‑
导电座、8
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隔板、9
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弹簧、10
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外壳、11
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缓冲垫、12
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外套、13
‑
内套、14
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种侵彻引信用电容与压电复合式传感器，其特征在于，包括：一外壳(10)；一移动通道，设置在所述外壳内；所述移动通道一端连接定极板(2)，另一端连接压电传感组件；压电传感组件与外壳保持绝缘，并引出压电信号引线；所述定极板(2)下表面中部设置上电极(17)、四周设置环形电极(18)，上电极(17)和环形电极(18)分别电连接定、动极板引线；一可导电的质量块(3)，受惯性力作用在所述移动通道内运动；初始状态下，所述质量块(3)的上表面通过预压缩、可导电的弹性部件(9)抵触定极板(2)；质量块(3)的上表面不与环形电极(18)接触；定极板(2)下表面有一层绝缘介质薄膜(16)，以实现上电极(17)与质量块(3)上表面之间的绝缘，并提供初始电容量；质量块(3)与外壳(10)紧密接触，外壳(10)与定极板(2)下表面的环形电极(18)紧密接触，构成动极板回路；在传感器处于侵彻状态时，质量块(3)在惯性力作用下压缩弹性部件(9)脱离与定极板(2)的接触，向压电传感组件方向运动，使得平行板电容器容值发生变化；当质量块继续运动至接触压电传感组件时，压电传感组件产生压电效应；压电传感组件根据质量块(3)施加的压力，输出压电信号。2.如权利要求1所述的侵彻引信用电容与压电复合式传感器，其特征在于，所述移动通道提供质量块的运动空间和弹性部件的容纳空间；所述移动通道包括第一段和第二段，第一段的内径较大，第二段的内径较小；质量块包括大端和小端；大端与第一段配合，小端与第二段配合，使质量块(4)沿所述移动通道移动；弹性部件两端一端与所述大端的底面抵触，另一端与第一段和第二段之间形成的上台阶面抵触。3.如权利要求1所述的侵彻引信用电容与压电复合式传感器，其特征在于，所述压电传感组件包括自上而下依次叠放的缓冲垫(11)、导电片(6)、上垫片(5
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1)、压电片(4)、下垫片(5
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2)、导电座(7)、后垫片(14)；导电片(6)和导电座(7)各自引出一条压电信号的引...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋丽，汪德武，张振泽，贺元吉，陈华，石庚辰，于昊塬，邹琪鹏，卢颖，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：