超聲壓電驅動器是基于壓電材料的逆壓電效應設計而成的新概念電-機能量轉換裝置,具有體積小、重量輕、結構緊湊、響應快、低噪聲、位置分辨率高、無電磁干擾等優(yōu)點。新材料、新技術、新原理的誕生往往會對某一工程應用領域起到推動作用,因此超聲壓電驅動這一新型驅動原理的誕生定會為相關技術領域的發(fā)展帶來機遇。引信技術的發(fā)展恰恰具有很好的包容性,能夠緊密跟蹤新技術的發(fā)展,并且積極采用各種新技術,在此基礎上不斷創(chuàng)新,形成自身的特點。本文提出將超聲壓電驅動原理應用到引信安全與解除保險裝置當中,為引信安全系統(tǒng)中解除保險執(zhí)行機構提供了一種新的設計思路,能夠改善引信炮口安全距離特性,實現(xiàn)引信具有自待發(fā)狀態(tài)恢復至安全狀態(tài)、安全狀態(tài)無損檢測與識別功能,易實現(xiàn)模塊化,提高引信的通用性。針對超聲壓電驅動裝置所開展的抗高過載性能理論及試驗研究,可為超聲壓電驅動原理在武器系統(tǒng)中的應用提供一定的理論依據(jù)及技術支撐。依據(jù)應用背景選定了引信用超聲壓電驅動器方案,設計出了引信用直線超聲壓電驅動器的結構,確定了驅動器振子的工作模態(tài),分析了該超聲壓電驅動器運動機理,并對其機械輸出性能進行了理論推導；根據(jù)引信安全系統(tǒng)的結構尺寸限制,確定了超...

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學位級別】：博士

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摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 引信安全系統(tǒng)的發(fā)展概述
    1.3 國內(nèi)外引信的發(fā)展趨勢和特點
    1.4 引信解除保險執(zhí)行機構的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.4.1 傳統(tǒng)引信解除保險機構
        1.4.2 引信MEMS解除保險機構
        1.4.3 機電引信解除保險機構
    1.5 超聲電機的發(fā)展與應用
        1.5.1 超聲電機的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.5.2 直線型超聲電機發(fā)展情況
    1.6 論文的研究內(nèi)容及結構
2 引信用直線型超聲壓電驅動器的工作機理及結構設
    2.1 超聲波驅動的壓電陶瓷性能及其參數(shù)描述
        2.1.1 壓電陶瓷的壓電效應
        2.1.2 壓電陶瓷的機電耦合特性
        2.1.3 超聲波驅動壓電陶瓷的主要性能參數(shù)
    2.2 超聲壓電驅動器振子的振動特性
        2.2.1 振子的振動模式
        2.2.2 振子的振動微分方程
    2.3 引信用超聲壓電驅動器方案設計
    2.4 引信用直線型超聲壓電驅動器的原理
        2.4.1 引信用超聲壓電驅動器結構
        2.4.2 振子工作模態(tài)的選取
        2.4.3 超聲壓電驅動器運動機理分析
    2.5 超聲壓電驅動器機械性能理論計算
        2.5.1 超聲壓電驅動器輸出速度
        2.5.2 超聲壓電驅動器輸出力
    2.6 引信用直線超聲壓電驅動器的振子結構的參數(shù)優(yōu)化
        2.6.1 振子結構優(yōu)化參數(shù)的選取
        2.6.2 基于模態(tài)頻率的參數(shù)優(yōu)化
    2.7 本章小結
3 引信用直線型超聲壓電驅動器驅動電路設計
    3.1 基于功率放大的驅動方案
        3.1.1 頻率發(fā)生器
        3.1.2 分頻分相器
        3.1.3 功率放大
        3.1.4 DDS信號發(fā)生器
        3.1.5 匹配電路
    3.2 基于自振蕩電路的驅動方案
    3.3 引信用超聲壓電驅動器的升壓驅動方案
        3.3.1 超聲壓電驅動器的等效電路
        3.3.2 等效電路參數(shù)的確定
        3.3.3 LC諧振升壓電路理論分析
        3.3.4 LC諧振升壓電路仿真
    3.4 引信用超聲壓電驅動器驅動電路的實現(xiàn)
        3.4.1 驅動電路總體方案
        3.4.2 電路元器件選擇
        3.4.3 LC諧振電路測試
    3.5 本章小結
4 壓電驅動式安全與解除保險裝置樣機及其性能測試
    4.1 超聲波壓電驅動的安全與解除保險裝置結構設計
        4.1.1 壓電驅動的安全與解除保險裝置工作原理
        4.1.2 引信基體夾持結構
        4.1.3 預壓力裝置
        4.1.4 振子加工工藝
        4.1.5 滑塊摩擦材料的貼涂
    4.2 振子樣機的頻率響應測試
    4.3 超聲壓電驅動器的機械性能測試
        4.3.1 速度測試
        4.3.2 輸出力測試
    4.4 本章小結
5 引信環(huán)境對超聲壓電驅動器的影響研究
    5.1 勤務處理中超聲壓電驅動器遭受跌落沖擊分析
    5.2 彈丸發(fā)射高速動態(tài)條件下超聲壓電驅動器抗過載特性分析
        5.2.1 離心力對壓電驅動器的影響
        5.2.2 后坐力對壓電驅動器的影響
    5.3 引信環(huán)境熱對超聲壓電驅動器的影響及消除
    5.4 引信濕熱貯存環(huán)境對超聲壓電驅動器的影響
    5.5 本章小結
6 壓電驅動式安全與解除保險裝置的功能及邏輯安全實現(xiàn)
    6.1 炮口保險距離可控功能實現(xiàn)
        6.1.1 炮口保險距離定義
        6.1.2 延期解除保險及保險距離可控的實現(xiàn)
    6.2 安全狀態(tài)可逆轉換功能實現(xiàn)
        6.2.1 引信安全狀態(tài)可逆現(xiàn)狀及必要性
        6.2.2 引信安全狀態(tài)可逆的實現(xiàn)
    6.3 安全狀態(tài)無損檢測功能實現(xiàn)
        6.3.1 引信安全狀態(tài)檢測現(xiàn)狀及必要性
        6.3.2 新型引信安全狀態(tài)無損檢測結構
    6.4 用于邏輯安全分析的迫彈環(huán)境信息
        6.4.1 迫彈環(huán)境信號及其探測
        6.4.2 迫彈環(huán)境信號傳感器的選用
    6.5 引信安全與解除保險裝置邏輯安全性分析
        6.5.1 雙環(huán)境獨立不可恢復結構
        6.5.2 雙環(huán)境順序控制結構
        6.5.3 雙環(huán)境順序加時間窗結構
        6.5.4 雙環(huán)境非順序則瞎火結構
    6.6 壓電驅動式迫彈引信安全與解除保險裝置的邏輯結構
    6.7 本章小結
結論
致謝
參考文獻
附錄



本文編號：3950115