引信磁电机性能检测自动加力控制装置

赵平伟，张静静，周祖国，刘小锋

(1.西安机电信息技术研究所，陕西 西安 710065；2.淮海工业集团有限公司，山西 长治 046012)

0 引言

引信磁电机是一种为引信工作提供能源的装置。弹药在膛内发射过程中，在发射惯性后坐力的作用下，引信中的磁电机作用并生成电能存储在电容中，为引信的正常工作提供电能。磁电机的检测是通过专用检测装置模拟出惯性后坐力使磁电机工作，然后对磁电机性能进行测试，判断其是否合格。

以前对引信磁电机检测都是采用手动式检测方法。手动式引信磁电机检测方法是通过检测人员手动操作专用加力装置对磁电机提供后坐力，再用检测仪器对磁电机的电性能进行测试，最终人工记录数据并通过指标来判断产品是否合格。首先，这种方法在操作过程中人工抬起释放打板机加力板组件的过程中存在安全隐患，易造成安全事故；其次，专用加力装置的加力板组件经过长时间操作弹性势能会下降，加上人工操作有时精确度不高，会造成引信磁电机检测结果不准确；还有就是手动式检测方法自动化程度较低，效率低下。为解决上述手动式引信磁电机检测方法操作安全性低、检测结果不稳定且检测效率低的问题，提出了引信磁电机性能检测自动加力控制装置。

1 手动式引信磁电机检测方法

1.1 手动式引信磁电机检测原理

磁电机是利用永磁铁产生磁场的小型交流发电机[1]，该产品在航空航天、军事国防、工业制造生产等领域得到广泛的应用[2-3]。手动式磁电机检测是操作人员使用磁电机专用加力装置来击发磁电机工作，使磁电机完成发电功能，再通过相关仪器就可以检测磁电机的输出性能。磁电机专用加力装置结构如图1所示。

图1 磁电机专用加力装置结构图Fig.1 Structural diagram of special force apparatus for magneto

工作时，通过拉手将加力板组件抬起，使其弯曲并卡在支撑板上积蓄弹性势能，然后向外搬动手柄，释放加力板组件，加力板组件在弹性势能作用下迅速反弹复原击打放置在底座中磁电机的磁芯，磁芯运动从而使磁电机完成发电功能，通过连接在磁电机上的相关检测仪器就可以得到该发磁电机的输出性能，操作人员再通过检测数据来判断产品是否合格。

1.2 手动式的磁电机检测缺点分析

手动式的磁电机检测装置较为简单[4]，且主要以人工操作为主，其缺点是比较明显的[5-6]:

1) 手动式的磁电机检测方法由于使用的加力板需要人工抬起，存在一定的不安全因素，安全性差。

2) 手动式的磁电机检测方法由于存在人为操作，所以即使在严格要求操作规范前提下也难免会存在人为操作误差[7]，导致检测结果不准确。

3) 引信磁电机专用加力装置是通过加力板组件的弹力来提供冲击力，而加力板组件是由多层金属板组成。由于金属板材料有一定的寿命限制，长时间工作会导致金属板老化继而影响加力板组件提供的冲击力。手动式的磁电机检测方法由于没有配备专业的冲击速度检测装置，无法对弹力板的工作状态进行检测和标定，这样会导致最后的检测结果出现偏差。

2 引信磁电机性能检测自动加力控制装置

2.1 引信磁电机性能检测自动加力控制装置的组成

引信磁电机性能检测自动加力控制装置主要由动力输出装置(包括动力控制装置和动力提供装置)和检测装置专用控制软件等组成，如图2所示。

图2 引信磁电机性能检测装置组成框图Fig.2 Composition block diagram of fuze magneto performance detection device

2.2 动力输出装置

动力输出装置由动力提供装置和动力控制装置组成，引信磁电机检测的动力提供装置与手动式磁电机检测中使用的专用加力装置一致，如图1所示。动力控制装置是一个程控电动机械手，如图3所示。

工作时，升降电机带动控制电机和电动夹爪沿滚珠丝杠上下移动，控制电机在接到信号时控制电动夹爪抓紧或释放动力提供装置的加力板。调校装置中的光电传感器可以对加力板的冲击速度进行检测，然后再通过计算机来调整机械臂把加力板抬高的高度，以保证冲击速度在要求的范围内，实现对动力输出的精确控制。

考虑到操作便捷和安全，在动力装置的设计中增加了一个带触摸屏的控制箱，通过触摸屏可以实现手动调整机械臂的目的，如图3(b)所示。台面下是电气柜，台面上右侧是带触摸屏的控制箱，防护罩内是动力提供装置的执行机构，实现了无接触式的机电一体化自动操作，有效提高了操作的安全性。

图3 动力装置结构图和外观图Fig.3 Structural and external drawings of power plant

2.3 检测装置专用控制软件

引信磁电机性能检测自动加力控制装置由计算机控制软件进行控制，实现操作自动化。控制软件流程图如图4所示。

图4 引信磁电机性能检测装置软件流程图Fig.4 Software flow chart of fuze magneto performance detection device

软件运行后，首先建立计算机与引信磁电机性能检测装置的通讯，使之恢复到出厂默认状态；然后再按照检测需要调整好引信磁电机性能检测装置的工作状态。工作过程中，首先对专用加力装置进行检测标定，通过速度校准测试保证专用加力装置工作的稳定性和一致性；然后进入产品检测程序，产品安装在专用工装上以后，在引信磁电机性能检测自动加力控制装置作用下工作，并由数据采集模块对产品的输出数据进行采集和判断。检测完成后，进入数据库链接界面，显示数据表[8]。在软件运行的任意时刻,如果装置出现问题,都会给出相应的提示或者结束程序。

3 实验验证

在完成了上述设计原理的论证后，进行了引信磁电机性能检测自动加力控制装置原理样机的制作，并对该装置进行了技术鉴定，这里主要介绍下专用加力装置的冲击速度标定测试和引信磁电机产品检测一致性测试。引信磁电机性能检测自动加力控制装置实物如图5所示。

图5 引信磁电机性能检测装置实物图Fig.5 Physical chart of fuze magneto performance detection device

3.1 实验要求

根据引信磁电机检测实验要求，引信磁电机性能检测自动加力控制装置提供的冲击速度标定为15.5～16.5 m/s，电压检测精度要求为±5%。

产品的检测结果不仅取决于检测设备，还受到待测产品性能的影响。考虑到输出电压存在散布，采用统计方法进行数据处理。引信磁电机产品检测一致性试验采用计算同一产品在检测装置上重复检测的误差，然后根据实验要求判定磁电机检测自动加力装置是否满足设计要求。

待测参数x第i次产品多次检测的相对标准差按下列公式计算：

(1)

(2)

3.2 专用加力装置冲击速度测试

为了验证引信磁电机性能检测自动加力控制装置的稳定性和可靠性，对其专用加力装置在连续多次使用的过程中的冲击速度进行测试，测试数据见表1。

表1 专用加力装置冲击速度测试数据表

由表1可以看出，引信磁电机性能检测自动加力控制装置的专用加力装置在连续多次使用的过程中，冲击速度保持了很好的一致性，确保了引信磁电机检测的稳定性和可靠性。

3.3 引信磁电机输出性能一致性检测

为了验证引信磁电机性能检测自动加力控制装置的检测效率及引信磁电机输出性能一致性，分别用手动式引信磁电机测试方法和引信磁电机性能检测自动加力控制装置对同一发产品连续测试20次，测试数据见表2和表3。由表2和表3可以看出，手动式的引信磁电机测试方法对1发产品连续检测20次电压数据，得到数据的相对标准差为4.72%，单发测试平均时间为30.5 s；引信磁电机性能检测自动加力控制装置对1发产品连续检测20次电压数据，得到数据的相对标准差为2.15%，单发测试平均时间3.1 s。通过数据对比，相较于手动式引信磁电机测试方法，使用引信磁电机性能检测自动加力控制装置将数据的相对标准差降低了54%，单发测试平均时间缩短了90%。

表2 手动式引信磁电机测试方法电压数据表

注：以上数据中σ(相对标准差)=4.72%，单发测试平均时间t=30.5 s。

表3 引信磁电机性能检测装置电压数据表

注：以上数据中σ(相对标准差)=2.15%，单发测试平均时间t=3.1 s。

4 结论

本文提出的引信磁电机性能检测自动加力控制装置，是指在手动式的引信磁电机检测方法的基础上，综合运用自动控制技术、光电传感技术和专用控制软件，实现了引信磁电机检测的自动化和数字化。验证实验结果表明，引信磁电机性能检测自动加力控制装置在满足磁电机检测结果可靠性和稳定性的基础上，有效地提高了磁电机检测的操作安全和检测效率。