3-57 弹载高g值冲击测量低电源半波阻抗变换器

曾传卿 向海莉 刘 静 陈 练

　　常规兵器穿靶试验中要求测量穿靶时弹头所承受的最大加速度和穿靶过程中的冲击脉冲波形，传统的冲击测量阻抗变换器通常采用较高的电源电压（≥10V），全波输出，交流耦合，易于用高输入阻抗集成运算放大器实现大动态范围、低失真、高幅值线性度等指标；由于是交流耦合，就不存在输出信号的直流漂移问题；一般的冲击测量仅测量靶所承受的冲击加速度,电路无须承受冲击过载。

　　新研制的冲击测量系统, 变换器需装入弹膛中，与战斗部一起经受约350km/s²的冲击过载。为减轻重量，弹膛内电子系统采用＋5V干电池供电。记录仪器为固态存储器，动态范围有限，要求只取正半周波形，因此只能采用直流耦合，其输出直流电平理论上应接近0V。半波输出使晶体管器件工作于非线性区，低电源电压限制了在较大动态范围的输出线性度。

　　输入端采用具有雪崩特性的背靠背双稳压二极管保护电路，使电路前级场效应管不致因高冲击或意外瞬态过载信号而损坏；复合管之间采用p 型滤波电路，保证阻抗变换器有合适的带宽；用衰减电容来调节阻抗变换器的增益，以便当传感器与变换器之间的电缆长度不同时，或因同批传感器的电荷灵敏度离散性较大时，调节衰减电容容量，既不明显地影响阻抗变换器的输入、输出阻抗，又可满足系统灵敏度一致性的要求。采用专用抗冲击加固电缆插头座，避免了瞬态高冲击的剪切力损坏电缆；弹膛中只有约15cm³有效空间供阻抗变换器设计者使用，为满足诸多的技术性能，设计时采用优化方案，尽量少用元器件。采用了特殊结构和特殊装配焊接工艺。采用特种混合高分子材料灌封电路，使电路与壳体成为一体，起到了很好的减震作用，使电路在350km× s- ²的冲击加速度下能正常工作。

　　在试验标定过程中，发现原使用单峰值表作为指示仪器，峰值幅度误差高达- 27％，经分析，确认是由于峰值表检波器的原理所限，只能测量对称正弦全波中的半波峰值（而这种标定方法在全国普遍采用），因此采用瞬态波形存储仪及记忆示波器分别进行标定，取得了满意的结果。经反复调试、试验，实现了约0.01mV/m× s- ²的系统灵敏度，5％的幅值线性度，测量范围为0.1～350km/s²，冲击加速度动态范围3.5V_p-p，电路输入阻抗≥300MW ，输出阻抗≤100W ，频率响应为1Hz～50kHz，输出直流电平≤0.3V的技术指标。

　　该系统研制成功后，经落锤式冲击试验台上350km/s²的冲击加速度多次考核,又两次用于弹上冲击加速度测量,获取了战斗部所承受的约380km/s²的冲击加速度,两次试验后，传感器、变换器及连接电缆等仍完好无损。