一种弹体发射入水试验三轴角速度测量装置

1.本实用新型涉及测量检测技术，具体涉及一种弹体发射入水试验三轴角速度测量装置。


背景技术：

2.在进行炮弹弹体发射入水试验时，需要一种可以测量炮弹弹体发射后姿态变化的装置。该装置可以直接放入炮弹弹体空载时弹膛位置，在炮弹被点火发射撞击水面后，测量弹体的姿态变化。而三轴角速度变化，常作为衡量炮弹弹体发射后姿态变化的重要指标。
3.考察目前市场的三轴角速度传感器，三轴陀螺仪在军用和航天上应用广泛。但是，常见的三轴陀螺仪体积一般大于40mm，弹体内部空间有限，无法完成安装；其次常见的三轴陀螺仪量程在正负500deg/s，弹在发射时的瞬时角速度通常会超过三轴陀螺仪的量程范围；最后常见的三轴陀螺仪的输出形式基本是数字信号，数据更新率低，一般不超过8khz，这就限制了传感器对信号的采样速率，在试验时无法将弹体的姿态信号完整反应出来。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种用于弹体发射入水试验时，当弹体撞击水面后，自动测量三轴角速度的装置。该装置便于安装在小口径的水下弹体内部，在弹体发射入水试验过程中，测量的数据自动保存在控制器内部的存储器中，试验结束后，将弹体回收，读取数据，进行数据分析，作为弹体发射入水后姿态变化的性能指标。
5.一种弹体发射入水试验三轴角速度测量装置，在结构上由三轴角速度测量单元和控制器单元组成，所述的三轴角速度测量单元用于测量弹体发射入水后的三轴角速度信号，通过螺钉和所述的控制器单元连接；所述的控制器单元用于控制整个装置工作，采集所述的三轴角速度测量单元的三轴角速度信号，完成信号的采集、模数转换和存储。
6.上述三轴角速度测量单元，主要包括x轴支架、y轴支架、z轴支架以及陀螺仪；所述的x轴支架、y轴支架、z轴支架通过螺钉紧固连接，均设有沟槽，三个沟槽相互正交设置；所述的陀螺仪设有三个，型号为adxrs649的单轴陀螺仪，通过胶分别贴于所述的沟槽内，并通过环氧树脂灌封。
7.上述控制器单元主要包括机壳以及安装于机壳内部的数据处理模块、微处理器模块、flash存储器模块以及锂电池供电模块，所述的机壳为铝合金空心圆柱体，一端敞口通过螺钉连接所述的三轴角速度测量单元，一端闭口设有螺杆，用于连接被测弹体；所述的数据处理模块接收所述三轴角速度测量单元的信号，通过运算放大器opa333进行信号放大后和所述的微处理器模块输入接口连接；所述的微处理器模块主要包含型号为stm32f103c8t6的处理器，用于控制整个装置工作；所述的flash存储器模块主要包含型号为w25q16的存储器芯片，与所述的微处理器模块的串行外设接口电气连接；所述的锂电池供电模块主要包含一个锂电池充电器tp4056组成的锂电池充电电路，以及通过电源转换芯片sp6203组成的供电转换电路给数据处理模块、微处理器模块、flash存储器模块以及三轴
角速度测量单元供电。
8.上述数据处理模块、微处理器模块、flash存储器模块以及锂电池供电模块通过环氧树脂灌封后包裹聚乙烯发泡棉后放置于所述的机壳内，用于减震保护电路和元器件。
附图说明
9.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
10.图1为本实用新型的结构示意图。
11.图2为本实用新型的爆炸图。
12.图1中：1、三轴角速度测量单元；2、控制器单元。
13.图2中：3、x轴支架；4、y轴支架；5、z轴支架；6、陀螺仪；7、沟槽；8、机壳；9、螺杆。
具体实施方式
14.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
15.如图1所示，本实施例中的一种弹体发射入水试验三轴角速度测量装置，在结构上由三轴角速度测量单元1和控制器单元2组成，所述的三轴角速度测量单元1用于测量弹体发射入水后的三轴角速度信号，通过螺钉和所述的控制器单元2连接；所述的控制器单元2用于控制整个装置工作，采集所述的三轴角速度测量单元1的三轴角速度信号，完成信号的采集、模数转换和存储。
16.如图2所示，本实施例中的一种弹体发射入水试验三轴角速度测量装置，所述的三轴角速度测量单元1，主要包括x轴支架3、y轴支架4、z轴支架5以及陀螺仪6；所述的x轴支架3、y轴支架4、z轴支架5通过螺钉紧固连接，均设有沟槽7，三个沟槽7相互正交设置；所述的陀螺仪6设有三个，型号为adxrs649的单轴陀螺仪，通过胶分别贴于所述的沟槽7内，并通过环氧树脂灌封。
17.上述型号为adxrs649的单轴陀螺仪，长宽只有7mm，高度3mm.三轴支架组合后长度仅27mm，宽20mm，可以很好集成在对空间有要求的运用场景；adxrs649单轴陀螺仪的量程范围为正负20000deg/s，三个单轴的陀螺仪组合起来可以大大提高陀螺仪的测量范围，使得该三轴组合式陀螺仪使用范围更广，其输出模拟信号，可以将弹体的姿态信号完整反应出来。
18.如图1、2所示，本实施例中的一种弹体发射入水试验三轴角速度测量装置，所述的控制器单元2主要包括机壳8以及安装于机壳内部的数据处理模块、微处理器模块、flash存储器模块以及锂电池供电模块，所述的机壳8为铝合金空心圆柱体，一端敞口通过螺钉连接所述的三轴角速度测量单元1，一端闭口设有螺杆9，用于连接被测弹体；所述的数据处理模
块接收所述三轴角速度测量单元的信号，通过运算放大器opa333进行信号放大后和所述的微处理器模块输入接口连接；所述的微处理器模块主要包含型号为stm32f103c8t6的处理器，用于控制整个装置工作；所述的flash存储器模块主要包含型号为w25q16的存储器芯片，与所述的微处理器模块的串行外设接口电气连接；所述的锂电池供电模块主要包含一个锂电池充电器tp4056组成的锂电池充电电路，以及通过电源转换芯片sp6203组成的供电转换电路给数据处理模块、微处理器模块、flash存储器模块以及三轴角速度测量单元1供电。
19.上述数据处理模块、微处理器模块、flash存储器模块以及锂电池供电模块通过环氧树脂灌封后包裹聚乙烯发泡棉后放置于所述的机壳8内，用于减震保护电路和元器件。
20.本实用新型在进行弹体发射入水试验前还需要通过三轴速率转台进行三轴角速度测量单元的标定。


技术特征：
1.一种弹体发射入水试验三轴角速度测量装置，其特征在于，在结构上由三轴角速度测量单元和控制器单元组成，所述的三轴角速度测量单元用于测量弹体发射入水后的三轴角速度信号，通过螺钉和所述的控制器单元连接；所述的控制器单元用于控制整个装置工作，采集所述的三轴角速度测量单元的三轴角速度信号，完成信号的采集、模数转换和存储。2.根据权利要求1所述的一种弹体发射入水试验三轴角速度测量装置，其特征在于，所述的三轴角速度测量单元，主要包括x轴支架、y轴支架、z轴支架以及陀螺仪；所述的x轴支架、y轴支架、z轴支架通过螺钉紧固连接，均设有沟槽，三个沟槽相互正交设置；所述的陀螺仪设有三个，型号为adxrs649的单轴陀螺仪，通过胶分别贴于所述的沟槽内，并通过环氧树脂灌封。3.根据权利要求1所述的一种弹体发射入水试验三轴角速度测量装置，其特征在于，所述的控制器单元主要包括机壳以及安装于机壳内部的数据处理模块、微处理器模块、flash存储器模块以及锂电池供电模块，所述的机壳为铝合金空心圆柱体，一端敞口通过螺钉连接所述的三轴角速度测量单元，一端闭口设有螺杆，用于连接被测弹体；所述的数据处理模块接收所述三轴角速度测量单元的信号，通过运算放大器opa333进行信号放大后和所述的微处理器模块输入接口连接；所述的微处理器模块主要包含型号为stm32f103c8t6的处理器，用于控制整个装置工作；所述的flash存储器模块主要包含型号为w25q16的存储器芯片，与所述的微处理器模块的串行外设接口电气连接；所述的锂电池供电模块主要包含一个锂电池充电器tp4056组成的锂电池充电电路，以及通过电源转换芯片sp6203组成的供电转换电路给数据处理模块、微处理器模块、flash存储器模块以及三轴角速度测量单元供电。4.根据权利要求3所述的一种弹体发射入水试验三轴角速度测量装置，其特征在于，所述的数据处理模块、微处理器模块、f1ash存储器模块以及锂电池供电模块通过环氧树脂灌封后包裹聚乙烯发泡棉后放置于所述的机壳内，用于减震保护电路和元器件。5.根据权利要求1所述的一种弹体发射入水试验三轴角速度测量装置，其特征在于，所述的三轴角速度测量单元长度27mm，宽20mm。

技术总结
本实用新型公开了一种弹体发射入水试验三轴角速度测量装置，在结构上由三轴角速度测量单元和控制器单元组成，所述的三轴角速度测量单元用于测量弹体发射入水后的三轴角速度信号，通过螺钉和所述的控制器单元连接；所述的控制器单元用于控制整个装置工作，采集所述的三轴角速度测量单元的三轴角速度信号，完成信号的采集、模数转换和存储。本实用新型便于安装在小口径的水下弹体内部，在弹体发射入水试验过程中，测量的数据自动保存在控制器内部的存储器中，试验结束后，将弹体回收，读取数据，进行数据分析，作为弹体发射入水后姿态变化的性能指标。化的性能指标。化的性能指标。


技术研发人员：孔筱芳 赵子杰 贾云飞 张珊
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2021.12.10
技术公布日：2022/5/17