引信用直线型超声压电驱动原理及其应用基础研究

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1、万方数据博士学位论文引信用直线型超声压电驱动原理及其应用基础研究作者：唐玉娟指导教师：王炅教授南京理工大学2014年7月万方数据Ph．D．DissertationFundamentalResearchonLinearUltrasonicPiezoelectricActuationPrincipleforFuzeandItsApplicationSBy勋馏M咖册S印ewtsedbyP嘶WangJiong。N删i119UniVers埘ofScience&TeclⅡ10109yJuly，2014万方数据声明本学位论文是我在导师的指导下取得的

2、研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我～同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。研究生签名：虚墨骂Ⅻ解7月鹰日学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名：≠&啦2。，牛年7月瑶日万方数据博

3、士论文引信用直线型超声压电驱动原理及其应用基础研究摘要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

4、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，确定了超声压电驱动器尺寸参数的初始

5、值，利用有限元软件对超声压电驱动器的振子进行了参数化建模，以超声压电驱动器两相工作模态频率尽可能一致为优化目标，对超声压电驱动器振子结构尺寸进行了优化，得到超声压电驱动器振子尺寸参数的最终值。针对引信中可用空间十分有限的特点，为超声压电驱动器的等效电容进行电感匹配组成LC谐振电路，实现了引信用直线超声压电驱动器的无变压器驱动方案；基于LC谐振升压的原理搭建并制作出引信用超声压电驱动器的驱动电路，成功实现了对超声压电驱动器的驱动；该驱动电路具有体积小、结构简单、实用可靠等特点。设计了压电超声驱动的安全与解除保险装置样机，包括超声压电驱动

6、器夹持结构、超声压电驱动器预压力施加装置及其它零部件的确定，分析了样机中振子的加工工艺以及滑块摩擦材料选用。对振子进行了扫频测试和振动模态测试，验证了振子参数优化结果的正确性。对安全与解除保险装置样机中驱动滑块的速度、输出力进行了测试，测试结果表明超声压电驱动器能够满足在引信中使用的要求。对超声压电驱动装置抗高过载性能进行了理论及试验研究。分析了引信在勤务处理和发射过程中的典型环境力对超声压电驱动器构件的影响，通过计算仿真及试验验证了超声压电驱动器能够承受典型引信环境力的危害，可正常工作；研究分析了引信环境热及湿热贮存环境对超声压电驱

7、动器的影响，并提出了消除这些不利影响的相应措施，提高超声压电驱动器对环境热及湿热贮存环境下的稳定性。万方数据摘要博士论文根据炮口保险距离的要求，分析了压电驱动式安全与解除保险装置的保险距离可控以及安全状态可逆转换的实现方式；设计了引信安全状态无损检测结构，该结构利用光敏电阻接收到的光照强度变化判断隔爆滑块的位置，从而检测出引信是否处于安全状态；分析了该引信安全与解除保险装置的逻辑安全性，列出了采用两个独立保险件的四种保险逻辑结构，并分析了每种逻辑结构的安全性，得到顺序加时间窗结构的安全性最高；给出了迫弹引信安全与解除保险装置的实际逻辑

8、制结构。本文的研究验证了超声压电驱动原理在引信中使用的可行性，为超声压电驱动器在引信安全系统中的使用奠定了基础。关键词：直线型超声压电驱动器，安全与解除保险装置，引信，安全控制II万方数据AbstractU1舰sonic