基于薄膜线圈式磁传感器的弹体转速测量方法.pdf

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1、机械管理开发2013年10月0ctober，2013总第135期Totalof135学苑论坛基于薄膜线圈式磁传感器的弹体转速测量方法冯传亮’，梁志剑。。李新娥(1．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051；2．中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西太原030051)【摘要】针对磁阻传感器与线圈式磁传感器的不同应用范围，本次设计关于薄膜线圈式地磁传感器弹体转速的测量方法。该传感器能实现在较高转速的弹丸方面的测量，并且能够将转速信息准确地测出，角速度信息和转速信息构成其在测量后输出信号的内容

2、，由实验可得出被测弹的转速决定了输出信号的幅值大小。【关键词】薄膜线圈式磁传感器；高旋转弹；子母弹；姿态【中图分类号】TJ760【文献标识码】A【文章编号】1003—773X(2013)05—0080—02引言式中：N：线圈匝数；S：线圈面积；H：磁场强度；薄膜线圈式地磁传感器是自主设计而成，体积小便于安4)：磁通量；T：时间；：线圈芯子磁导率；装，使其被安装在被测弹体的结构表面成为可能，使磁屏蔽令：d／dt是线圈转动用速率街，而上式就变成：效应减小进而使输出的灵敏度增大，角速度补偿便会得到很=Ⅳ．．．H．sin

3、wt．硒(1．2)有效的解决。从公式(1．2)中各个参数之间的关系可以得出传感器的1薄膜线圈式磁传感器的工作原理最大感应电动势为：薄膜线圈式磁传感器是一种柔性的多层薄膜线圈，是通E=N．S．u．H．四过比较先进的薄膜加工工艺设计制造而成的。因此采用比较2薄膜线圈式磁传感器的灵敏度常见的多层薄膜结构，首先将金属薄膜溅射在绝缘的薄膜基薄膜线圈式磁传感器的设计主要考虑线圈匝数N、线圈底上，该基底由聚脂酰胺制成，然后在薄膜上蚀刻线圈图面积s这两个变量。由于测试环境的强制因素，可以将一个案，最后将介电保护层覆盖在上面。为了

4、达到在分层区具备变量认为是一个定量，假设为薄膜线圈的表面积，传感器的高挠曲性能，将结构做成在局部区域两层分离，局部区域灵敏度决定于线圈的匝数N，而在相同的线密度情况下线圈压合结构的双面导体线路板，有效的方法是在两层单面的耐的总匝数决定于薄膜线圈的层数，同时传感器的灵敏度也会热的高分子材料中间找到一个特定位置，使用粘结胶进行压受到影响。我们可以通过实验来最终确定最优的线圈匝数。合。由于薄膜线圈式磁传感器是粘贴于测试装置的表面，可表1比较常见尺寸的薄膜式地磁传感器产生的感应电动势比较以提高传感器的可靠性、灵活性和安装

5、适应性等特性。线圈的面积线圈量里层宽度面积盛应电动势法拉第电磁感应定律作为薄膜线圈式磁传感器的设计原70×70ram10mm029m1336mv50×50mm1Omm0．106IIl，0503mv理参考，设计成一个n匝线圈的闭合电路，运动过程中切割40x40mm1OmmO0452lIl10257mv地磁场产生感应电动势，其公式如下：由表1中各个参数关系可以看出，面积越大、匝数越-Ⅳ⋯S-H．-．_dc0s。-Ⅳ．sine(1．1)多，产生的感应生电动势随着面积和匝数的增大而增大，进而是灵敏度变大，另一方面，如果增

6、加感应线圈匝数会带来许多不利的因素，其中影响最大的就是漏磁现象加剧，噪声【收稿日期】2013-07"720f作者简介】冯传亮(1987一)，男，山西太原人，中北大学在的变化幅度比信号更快，信噪比会降低等。因此要合理地读硕士研究生，研究方向：动态测试与智能仪器；梁志剑，山设计线圈匝数，使其达到信号与噪声的最佳关系以及灵敏度西太原人，中北大学在读博士；李新娥，山西太原人，中北大最优选择。学在读博士，教授。3测试系统总体结构一8O一机械管理开发MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELoPMENT第5期(

7、总第135期)2013年10月将磁传感器安装在子母弹子弹弹体内，对子弹进行抛撒2、电源模块实验时，弹体结构在运动过程中会切割地磁场产生的磁力电源模块可产生+5V，+2．5V及+3．3V这几种可靠和稳定线，产生对电路起作用的感应电动势，其中包含了子弹与地的电平，为整个系统供电。磁场正方向之间的夹角输出信号，根据公式可以得到子弹当3、信号调理模块时的飞行速率和姿态角等数据。由于子弹进行的是翻转式运地磁传感器的输出信号经过INA128仪表放大器进行放动，因此通过传感器的磁通量会受到影响，那么随磁通量变大，放大倍数计算式

8、如下：化的感应电压久可以计算出来。G：1+—50／52—感应电压依次经过仪表放大器的放大，低通滤波滤波后G送入A／D转换器，将模拟信号转化成数字信号，写入存储器对经仪表放大器放大后的被测信号进行滤波处理。系统并进行数据处理。采用性能高、功耗低运放OPA2340进行低通滤波电路设计。测试仪的硬件结构框图如图l所示。4、A／D转换模块设计测试系统完成的主要功能是：测试系统选用