小型加速度测试仪在转管武器中的应用

　　0　引　　言

　　小口径速射火炮和机枪作为抗击中低空飞机直升机、巡航导弹、战役战术导弹的重要武器装备,被广泛应用于舰载、船载和机载。同时作为近程防空反导武器重要成员,也是形成弹幕、终端毁伤来袭武器以保卫重要目标的最后一道屏障[1]。因此,避免供弹过程出现故障,优化凸轮曲线槽,保证自动供弹机在供弹过程运动协调、顺畅,对于提高武器射速来说有着至关重要的意义。基于上述问题,本文设计了小型加速度测试仪,可以实现在不同射速下,对机心加速度和枪弹运动姿态的测试,所测数据为改进弹链结构,修改凸轮曲线提供重要参考依据。

　　1　测试仪系统设计

　　1.1　测试系统的结构

　　测试仪包括:高强度壳体、传感器、电路模块(包括:模拟适配电路、系统控制电路(中心控制器、电源控制)和接口电路)3部分。由于所测供弹机孔径较小,其在膛内的运动空间狭小,测试仪又要随被测体一起运动,要求测试系统具有体积小、功耗低以及抗高过载等特点,因此选用控制芯片的体积要求必须具有体积小、功耗低的特点,此测试仪选用TI公司MSP430单片机作为控制芯片,其内部集成了丰富的外围模块[2-3]。

　　1.2　测试系统工作原理

　　枪弹在供输弹过程中,加速度作用在压阻式加速度传感器上,使得传感器内部电桥失去平衡,产生电压差输出差动电压信号,信号经适配电路进行滤波放大,经调理后送至单片机内部A/D转换器,将模拟量转换为数字量,首先存入内部RAM存储器。当触发信号到来后,霍尔开关输出低电平信号,单片机响应中断改变数据存储,将A/D转换后的数字量存入外接Flash存储器中,以备测试仪掉电后数据丢失,测试系统记录完预设的容量,单片机关闭A/D转换器和模拟电路电源,系统进入省电模式。完成了一次完整的测试过程,系统等待计算机发读数指令由接口电路将数据读出。采用USB接口实现加速度测试仪与计算机之间的数据传输。系统原理框图如图1所示。

　　1.3　关键技术实现

　　为了满足测试要求,本测试仪需要注意两项关键技术:微型化和低功耗。

　　为了适应14.5mm及以上口径各种转管武器测试的可靠性,系统的微型化设计变得相当关键,本测试仪微型化实现采用如下途径:(1)优化测试系统结构,在满足测试要求、保证功能和可靠工作的前提下,减少冗余器件,选用多功能芯片,一件多用,使系统元件减少;(2)选用了高集成、微功耗的MSP430单片机作控制;(3)采用微小体积BGA封装的芯片;(4)采用多层布线技术制版;(5)选用小体积、大容量的锂离子电池给系统供电。目前该测试仪的外型尺寸为Φ17mm×30mm。