【摘要】：彈丸的飛行速度是檢驗(yàn)武器射擊性能的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。論文針對(duì)以往雙線圈測(cè)速線圈靶存在的信號(hào)噪聲大、容易受到電源紋波影響等問(wèn)題,進(jìn)行了一種永磁感應(yīng)測(cè)速傳感器的設(shè)計(jì),為靶場(chǎng)彈丸速度測(cè)量提供了一種新的測(cè)速傳感器。本文在介紹永磁感應(yīng)測(cè)速傳感器測(cè)速原理的基礎(chǔ)上,基于電磁偶極子理論與電磁感應(yīng)定律,建立了傳感器測(cè)速模型。選擇標(biāo)號(hào)為N35的釹鐵硼作為勵(lì)磁永磁體材料,根據(jù)分子環(huán)流假設(shè)推導(dǎo)了圓柱形永磁體的空間磁場(chǎng)分布模型。通過(guò)對(duì)比不同形狀永久磁鐵的空間磁場(chǎng)分布規(guī)律,研究了永磁體方向、形狀和尺寸等參數(shù)對(duì)磁場(chǎng)分布的影響,確定了單個(gè)永磁體的參數(shù)；應(yīng)用有限元軟件Ansoft仿真分析了永磁體排布陣列、使用數(shù)量等參數(shù),確定了永磁體的空間排布方式。建立了感應(yīng)線圈等效半徑模型,分析了感應(yīng)線圈半徑對(duì)永磁感應(yīng)測(cè)速傳感器的靈敏度的影響規(guī)律；根據(jù)傳感器系統(tǒng)的等效電路模型,分析了導(dǎo)線參數(shù)、線圈半徑和繞制方式對(duì)感應(yīng)線圈電阻、電感和分布電容的影響。利用Ansoft軟件對(duì)線圈參數(shù)進(jìn)行了正交實(shí)驗(yàn)分析,并以極差分析方法確定了傳感器感應(yīng)線圈參數(shù)并制作了永磁感應(yīng)測(cè)速傳感器。設(shè)計(jì)了彈丸速度測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置,進(jìn)行了實(shí)彈射擊試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析,并且對(duì)傳感器測(cè)速誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析。射擊試驗(yàn)表明,與傳統(tǒng)線圈靶相比,永磁感應(yīng)測(cè)速傳感器提高了測(cè)速精度和信噪比,并且具有性能穩(wěn)定,不受電源等測(cè)試環(huán)境因素的影響。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TJ410.6;TP212
【圖文】：

２０１３年，南京理工大學(xué)狄長(zhǎng)安［１４］等人根據(jù)電磁感應(yīng)定律，以勵(lì)磁式線圈祀模型為基逡逑礎(chǔ)提出了一種利用單個(gè)線圈側(cè)水下高度運(yùn)動(dòng)物體偏移量的方法。逡逑此外，目前己經(jīng)有多款線圈祀在祀場(chǎng)彈丸速度測(cè)量試驗(yàn)中得到廣泛應(yīng)用。如圖１．１逡逑所示的由南京理工大學(xué)所設(shè)計(jì)的圓形ＣＤ系列勵(lì)磁線W祀。逡逑◎逡逑圖１．１圓形ＣＤ系列勵(lì)磁線圈革巴逡逑但在實(shí)際使用中線圈祀也存在一些缺點(diǎn)：對(duì)于單線圈感應(yīng)式線圈}\0，測(cè)試前彈丸需逡逑要磁化，從而增加了彈丸測(cè)試的難度；對(duì)于雙線圈勵(lì)磁式線圈祀，測(cè)試時(shí)勵(lì)磁線圈需要逡逑通入直流電才能產(chǎn)生磁場(chǎng)將彈丸磁化。但由于線圈長(zhǎng)期通電不僅會(huì)產(chǎn)生熱量改變感應(yīng)線逡逑圈的參數(shù)，影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性［”］，而且電流的波動(dòng)會(huì)引起彈丸磁化強(qiáng)度的改變，影響逡逑測(cè)試系統(tǒng)的可靠性此外，由于勵(lì)磁式線圈祀測(cè)試時(shí)需要有較為穩(wěn)定的電源，增加了逡逑測(cè)試的復(fù)雜性。逡逑１．２．２磁電式傳感器的研究與發(fā)展逡逑磁電式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，通過(guò)磁電相互作用將被測(cè)量（如振動(dòng)、位移、逡逑轉(zhuǎn)速等）轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)輸出的傳感器，它也被稱為感應(yīng)式傳感器、電動(dòng)式傳感器。逡逑它可以直接將被測(cè)體的機(jī)械能量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，工作不需要外加電源，是一種典型逡逑的有源傳感器。逡逑根據(jù)電磁感應(yīng)定律

由麥克斯韋電磁場(chǎng)理論可知，變化的磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生電場(chǎng)。當(dāng)導(dǎo)體處在變化的逡逑電場(chǎng)中時(shí)，導(dǎo)體中的自由電子在電場(chǎng)力作用下定向移動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流。因此，當(dāng)彈丸在逡逑變化的磁場(chǎng)中高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈丸內(nèi)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流從而使空間磁場(chǎng)發(fā)生變化。如圖２．１逡逑所示，圖中Ａ為永久磁鐵，其作為磁源提供穩(wěn)定的空間磁場(chǎng)，當(dāng)鐵磁彈頭Ｍ靠近永磁體逡逑時(shí)，彈丸的磁疇順著磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)磁疇的方向趨于一致，使物體對(duì)外顯示出一定的磁性。逡逑同時(shí)，彈丸上出現(xiàn)宏觀的磁化電流，此磁化電流產(chǎn)生垂直于回路方向的磁場(chǎng)Ｂｆ這個(gè)磁逡逑場(chǎng)同源磁場(chǎng)Ｂｏ疊加而構(gòu)成有物體存在時(shí)的空間磁場(chǎng)Ｂ。利用永磁體在空間不同位置上磁逡逑場(chǎng)強(qiáng)度的差異，彈頭所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)８＾？隨運(yùn)動(dòng)方向變化快慢程度不一，通過(guò)感知該磁逡逑場(chǎng)信號(hào)的變化特征就可以得到彈丸的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。逡逑ｉｔｌｖｏＵｌ邐ｉ邐Ｉ逡逑Ｋ邋？邋Ｗ．４．逡逑�。惧澹�？？邋？Ｉ？邋？＞．？．邐ｊ逡逑《．匆．、：．邐２邋Ｉ邐Ｋ邐＊邋ｔ逡逑Ｎ邐／Ｖ，邋Ｓ｜邋＼逡逑？＞？她．《ｗ，，邐Ｍ逡逑■二ｓ邋（、，邐Ｊ邋ｉ逡逑；．Ｓ二邋＾邐－．Ｊ邋Ｉ逡逑Ｉ邐＂逡逑＾？ＴｖＴ－ｆｒ逡逑邐邐邐．Ｊ逡逑圖２．１感應(yīng)測(cè)速原理圖逡逑根據(jù)上述原理

３傳感器勵(lì)磁裝置設(shè)計(jì)邐碩士學(xué)位論文逡逑度變化量為零，傳感器的感應(yīng)電壓信號(hào)也將為零。為了滿足傳感器的設(shè)計(jì)要求，尋找到逡逑滿足傳感器模型要求的的空間磁場(chǎng)，需要對(duì)永磁體不同方向上的磁場(chǎng)分布進(jìn)行研究。如逡逑圖３．４、圖３．５所示，建立空間直角坐標(biāo)系，假設(shè)矩形永磁體三邊分別位于坐標(biāo)軸三個(gè)平逡逑面內(nèi)，圓柱形永磁體底面位于Ｘ０少平面軸線與Ｚ軸重合。矩形永磁體長(zhǎng)ａ、寬ｂ、高ｈ逡逑分別為ｌＯｍｍ，圓柱形永磁體半徑ｒ?yàn)椋担恚椋�、高度ｈ為１０ｍｍ。材料選取ＮｄＦｅ３５錢(qián)鐵逡逑硼，利用ＭＡＴＬＡＢ軟件分別計(jì)算不同形狀永久磁鐵在不同方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度。逡逑Ｚ邋Ｉ邐Ｚ牛逡逑

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本文編號(hào)：2786953