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标题: 微机电系统及其在引信中的应用 [打印本页]

作者: soft 时间: 2010-10-19 21:09
标题: 微机电系统及其在引信中的应用
微机电系统(MEMS)，一般泛指特征尺度在亚微米至亚毫米范围的装置，MEMS并不只是传统机械在尺度上的缩小，与传统机械相比，除了在尺度上很小外，它将是一种高度智能化、高度集成的系统。MEMS技术具有在尺寸、重量、性能方面的优势，因此，MEMS在引信中的应用成为必然趋势。
相对于传统的机电系统而言，微机电系统的主要特点可归纳如下:
a)微型化:体积小、重量轻、耗能低、惯性小、谐振频率高、响应时间短。
b)功能多样化、智能化:利用硅的光电效应、压阻效应、PN结特性和霍尔效应可以制造光电传感器、温度传感器和气敏传感器。随着微加工技术的进步，现在通常把硅基材料微传感器和信号处理器件与转换电路集成在一起，极大的提高了MEMS的信噪比，同时也大大提高了MEMS的灵敏度、测量精度和响应速度，并省略了复杂的接口电路，智能化程度大大提高。
c)集成化:把不同功能、不同敏感方向或致动方向的多个传感器或执行器集成于一体，或形成微传感器阵列、微执行器阵列、甚至把各种功能的器件集成在芯片上形成复杂的微机电系统，具有信号获取、处理和控制的功能。
d)低能耗、高效率:微机电系统所消耗的能量远小于传统机电系统，却能以10倍以上的速度完成同样的工作。
微机电系统具有优势使得州田MS技术在引信中具有明确的应用目标和巨大的应用潜力。MEMS技术在引信中的应用，将会使引信技术产生质的飞跃。
MEMS技术在引信中的应用主要涉及引信的发火控制系统、安全系统以及引信控制系统。
a)MEMS技术在引信发火控制系统中的应用
高G值MEMS加速度传感器可以用于硬目标侵彻弹药引信，实现对多空穴目标的侵彻炸点控制和可编程控制，使引信在预定位置起爆战斗部，达到最佳毁伤效果。
b)MEMS技术在引信安全系统中的应用
用于引信安全系统保险/解除保险状态控制的MEMS器件目前主要是各种传感器，如微加速度传感器、微陀螺、微温度传感器、微压力传感器、微声传感器、微磁传感器等。采用MEMs传感器探测环境信息，可在不增大体积的情况下，使引信保险/解除保险状态转换可利用的环境信息比传统引信更加丰富，可靠性更高，可大幅度提高引信的安全性和可靠性。
美国已在这方面做了相当多的研究，已经在海军5.25in、陆军20mm、25mm单兵空爆弹药、80mm迫击炮弹药上进行了MEMS安全系统的研究，有的已经进行了靶场实弹试验，预计在2010年前会定型装备部队。
c)MEMS技术在引信控制系统中的应用
随着引信功能的不断扩展，原有的器件己无法满足新功能和更高战术指标的要求，采用MEMS技术开发微型化、多功能的引信控制系统成为引信发展的必然需求。
例如在弹道修正引信中采用MEMS陀螺和加速度计组成的微惯性测量组合对弹丸的实际弹道进行比较，根据比较结果，利用鸭舵或推冲器对弹丸的弹道进行修正，以提高弹丸命中率。MEMS惯性测量组合可满足在榴弹炮、电磁炮、火箭发射弹药上的使用。
GPS定位引信用于火炮自动试射修正，它是装有一部微型全球定位系统(GPS)接收机和无线电发射机的引信，能够提供高精度弹丸飞行轨迹及速度和时间信息，并能获得落点坐标数据，将其发送到发射分队，计算出炮弹对预定攻击点的偏差，用于精确指示火炮的修正射击诸元，以改善随后发射炮弹的射击精度，一次3发弹连射就可以为后续发射提供足够的修正数据。同时还可以接近实时战场信息，进行毁伤效果评估。

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