引信用直线型超声压电驱动原理及其应用基础研究
发布时间：2024-04-10 03:59
超声压电驱动器是基于压电材料的逆压电效应设计而成的新概念电-机能量转换装置,具有体积小、重量轻、结构紧凑、响应快、低噪声、位置分辨率高、无电磁干扰等优点。新材料、新技术、新原理的诞生往往会对某一工程应用领域起到推动作用,因此超声压电驱动这一新型驱动原理的诞生定会为相关技术领域的发展带来机遇。引信技术的发展恰恰具有很好的包容性,能够紧密跟踪新技术的发展,并且积极采用各种新技术,在此基础上不断创新,形成自身的特点。本文提出将超声压电驱动原理应用到引信安全与解除保险装置当中,为引信安全系统中解除保险执行机构提供了一种新的设计思路,能够改善引信炮口安全距离特性,实现引信具有自待发状态恢复至安全状态、安全状态无损检测与识别功能,易实现模块化,提高引信的通用性。针对超声压电驱动装置所开展的抗高过载性能理论及试验研究,可为超声压电驱动原理在武器系统中的应用提供一定的理论依据及技术支撑。依据应用背景选定了引信用超声压电驱动器方案,设计出了引信用直线超声压电驱动器的结构,确定了驱动器振子的工作模态,分析了该超声压电驱动器运动机理,并对其机械输出性能进行了理论推导；根据引信安全系统的结构尺寸限制,确定了超...
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 引信安全系统的发展概述
1.3 国内外引信的发展趋势和特点
1.4 引信解除保险执行机构的发展现状
1.4.1 传统引信解除保险机构
1.4.2 引信MEMS解除保险机构
1.4.3 机电引信解除保险机构
1.5 超声电机的发展与应用
1.5.1 超声电机的国内外发展现状
1.5.2 直线型超声电机发展情况
1.6 论文的研究内容及结构
2 引信用直线型超声压电驱动器的工作机理及结构设
2.1 超声波驱动的压电陶瓷性能及其参数描述
2.1.1 压电陶瓷的压电效应
2.1.2 压电陶瓷的机电耦合特性
2.1.3 超声波驱动压电陶瓷的主要性能参数
2.2 超声压电驱动器振子的振动特性
2.2.1 振子的振动模式
2.2.2 振子的振动微分方程
2.3 引信用超声压电驱动器方案设计
2.4 引信用直线型超声压电驱动器的原理
2.4.1 引信用超声压电驱动器结构
2.4.2 振子工作模态的选取
2.4.3 超声压电驱动器运动机理分析
2.5 超声压电驱动器机械性能理论计算
2.5.1 超声压电驱动器输出速度
2.5.2 超声压电驱动器输出力
2.6 引信用直线超声压电驱动器的振子结构的参数优化
2.6.1 振子结构优化参数的选取
2.6.2 基于模态频率的参数优化
2.7 本章小结
3 引信用直线型超声压电驱动器驱动电路设计
3.1 基于功率放大的驱动方案
3.1.1 频率发生器
3.1.2 分频分相器
3.1.3 功率放大
3.1.4 DDS信号发生器
3.1.5 匹配电路
3.2 基于自振荡电路的驱动方案
3.3 引信用超声压电驱动器的升压驱动方案
3.3.1 超声压电驱动器的等效电路
3.3.2 等效电路参数的确定
3.3.3 LC谐振升压电路理论分析
3.3.4 LC谐振升压电路仿真
3.4 引信用超声压电驱动器驱动电路的实现
3.4.1 驱动电路总体方案
3.4.2 电路元器件选择
3.4.3 LC谐振电路测试
3.5 本章小结
4 压电驱动式安全与解除保险装置样机及其性能测试
4.1 超声波压电驱动的安全与解除保险装置结构设计
4.1.1 压电驱动的安全与解除保险装置工作原理
4.1.2 引信基体夹持结构
4.1.3 预压力装置
4.1.4 振子加工工艺
4.1.5 滑块摩擦材料的贴涂
4.2 振子样机的频率响应测试
4.3 超声压电驱动器的机械性能测试
4.3.1 速度测试
4.3.2 输出力测试
4.4 本章小结
5 引信环境对超声压电驱动器的影响研究
5.1 勤务处理中超声压电驱动器遭受跌落冲击分析
5.2 弹丸发射高速动态条件下超声压电驱动器抗过载特性分析
5.2.1 离心力对压电驱动器的影响
5.2.2 后坐力对压电驱动器的影响
5.3 引信环境热对超声压电驱动器的影响及消除
5.4 引信湿热贮存环境对超声压电驱动器的影响
5.5 本章小结
6 压电驱动式安全与解除保险装置的功能及逻辑安全实现
6.1 炮口保险距离可控功能实现
6.1.1 炮口保险距离定义
6.1.2 延期解除保险及保险距离可控的实现
6.2 安全状态可逆转换功能实现
6.2.1 引信安全状态可逆现状及必要性
6.2.2 引信安全状态可逆的实现
6.3 安全状态无损检测功能实现
6.3.1 引信安全状态检测现状及必要性
6.3.2 新型引信安全状态无损检测结构
6.4 用于逻辑安全分析的迫弹环境信息
6.4.1 迫弹环境信号及其探测
6.4.2 迫弹环境信号传感器的选用
6.5 引信安全与解除保险装置逻辑安全性分析
6.5.1 双环境独立不可恢复结构
6.5.2 双环境顺序控制结构
6.5.3 双环境顺序加时间窗结构
6.5.4 双环境非顺序则瞎火结构
6.6 压电驱动式迫弹引信安全与解除保险装置的逻辑结构
6.7 本章小结
结论
致谢
参考文献
附录
本文编号：3950115
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 引信安全系统的发展概述
1.3 国内外引信的发展趋势和特点
1.4 引信解除保险执行机构的发展现状
1.4.1 传统引信解除保险机构
1.4.2 引信MEMS解除保险机构
1.4.3 机电引信解除保险机构
1.5 超声电机的发展与应用
1.5.1 超声电机的国内外发展现状
1.5.2 直线型超声电机发展情况
1.6 论文的研究内容及结构
2 引信用直线型超声压电驱动器的工作机理及结构设
2.1 超声波驱动的压电陶瓷性能及其参数描述
2.1.1 压电陶瓷的压电效应
2.1.2 压电陶瓷的机电耦合特性
2.1.3 超声波驱动压电陶瓷的主要性能参数
2.2 超声压电驱动器振子的振动特性
2.2.1 振子的振动模式
2.2.2 振子的振动微分方程
2.3 引信用超声压电驱动器方案设计
2.4 引信用直线型超声压电驱动器的原理
2.4.1 引信用超声压电驱动器结构
2.4.2 振子工作模态的选取
2.4.3 超声压电驱动器运动机理分析
2.5 超声压电驱动器机械性能理论计算
2.5.1 超声压电驱动器输出速度
2.5.2 超声压电驱动器输出力
2.6 引信用直线超声压电驱动器的振子结构的参数优化
2.6.1 振子结构优化参数的选取
2.6.2 基于模态频率的参数优化
2.7 本章小结
3 引信用直线型超声压电驱动器驱动电路设计
3.1 基于功率放大的驱动方案
3.1.1 频率发生器
3.1.2 分频分相器
3.1.3 功率放大
3.1.4 DDS信号发生器
3.1.5 匹配电路
3.2 基于自振荡电路的驱动方案
3.3 引信用超声压电驱动器的升压驱动方案
3.3.1 超声压电驱动器的等效电路
3.3.2 等效电路参数的确定
3.3.3 LC谐振升压电路理论分析
3.3.4 LC谐振升压电路仿真
3.4 引信用超声压电驱动器驱动电路的实现
3.4.1 驱动电路总体方案
3.4.2 电路元器件选择
3.4.3 LC谐振电路测试
3.5 本章小结
4 压电驱动式安全与解除保险装置样机及其性能测试
4.1 超声波压电驱动的安全与解除保险装置结构设计
4.1.1 压电驱动的安全与解除保险装置工作原理
4.1.2 引信基体夹持结构
4.1.3 预压力装置
4.1.4 振子加工工艺
4.1.5 滑块摩擦材料的贴涂
4.2 振子样机的频率响应测试
4.3 超声压电驱动器的机械性能测试
4.3.1 速度测试
4.3.2 输出力测试
4.4 本章小结
5 引信环境对超声压电驱动器的影响研究
5.1 勤务处理中超声压电驱动器遭受跌落冲击分析
5.2 弹丸发射高速动态条件下超声压电驱动器抗过载特性分析
5.2.1 离心力对压电驱动器的影响
5.2.2 后坐力对压电驱动器的影响
5.3 引信环境热对超声压电驱动器的影响及消除
5.4 引信湿热贮存环境对超声压电驱动器的影响
5.5 本章小结
6 压电驱动式安全与解除保险装置的功能及逻辑安全实现
6.1 炮口保险距离可控功能实现
6.1.1 炮口保险距离定义
6.1.2 延期解除保险及保险距离可控的实现
6.2 安全状态可逆转换功能实现
6.2.1 引信安全状态可逆现状及必要性
6.2.2 引信安全状态可逆的实现
6.3 安全状态无损检测功能实现
6.3.1 引信安全状态检测现状及必要性
6.3.2 新型引信安全状态无损检测结构
6.4 用于逻辑安全分析的迫弹环境信息
6.4.1 迫弹环境信号及其探测
6.4.2 迫弹环境信号传感器的选用
6.5 引信安全与解除保险装置逻辑安全性分析
6.5.1 双环境独立不可恢复结构
6.5.2 双环境顺序控制结构
6.5.3 双环境顺序加时间窗结构
6.5.4 双环境非顺序则瞎火结构
6.6 压电驱动式迫弹引信安全与解除保险装置的逻辑结构
6.7 本章小结
结论
致谢
参考文献
附录
本文编号：3950115
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3950115.html