遙測技術(shù)在彈藥檢測中應(yīng)用研究

唐壽江

海軍蚌埠士官學(xué)校，安徽蚌埠 233012

遙測是一種在同一時(shí)間內(nèi)用同一條公用電子線路傳輸多路相互無關(guān)信息的多路通信系統(tǒng)。它可以是無線電多路通信系統(tǒng)，也可以由微機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成遙控遙測系統(tǒng)。無線電多路通信系統(tǒng)是借助于電磁波傳送遠(yuǎn)距離被測目標(biāo)的測量數(shù)據(jù)。微機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的遙控遙測系統(tǒng)是調(diào)用了電話系統(tǒng)，采用頻率分割通道技術(shù)設(shè)計(jì)通訊接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和電話同時(shí)工作，這種系統(tǒng)的傳輸距離比電磁波傳輸要近得多。但兩種方式，都是把電氣量、機(jī)械量、光學(xué)量、化學(xué)量等測試結(jié)果信息傳送給控制中心或智能終端。其核心是感受、采集、傳輸和處理信息。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，遙測和計(jì)算機(jī)技術(shù)融為一體，形成了現(xiàn)代遙測的新概念。遙測機(jī)載設(shè)備充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，顯著地提高了自動化程度、自適應(yīng)性、靈活性和總體性能；遙測數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)除了接收和變換遙測數(shù)據(jù)之外，還可以對多種遙測數(shù)據(jù)流進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮、實(shí)時(shí)處理和進(jìn)一步計(jì)算。

傳統(tǒng)的彈藥檢測是采用人工檢測的方法，發(fā)射后彈藥的狀態(tài)、飛行數(shù)據(jù)等測試難度較大，且不準(zhǔn)確。遙測技術(shù)可以準(zhǔn)確地從飛行中的導(dǎo)彈和炮彈上獲取測量數(shù)據(jù)，包括彈丸的轉(zhuǎn)速、速度、加速度、飛行姿態(tài)、被測點(diǎn)的溫度和壓力、引信的開關(guān)動作、機(jī)構(gòu)工作時(shí)間、鐘表機(jī)構(gòu)的振動周期、電源的工作特性及其他的物理量、電氣量等。

1 遙測系統(tǒng)的配置與遙測原理

對于引信設(shè)計(jì)和引信試驗(yàn)來說，人們很關(guān)心對膛內(nèi)參數(shù)的測試。引信膛內(nèi)參數(shù)遙測系統(tǒng)可方便地測試出引信開關(guān)狀態(tài)、零部件的溫度和受力、振動周期等量。

該系統(tǒng)包括：傳感器（敏感元件）、信號調(diào)節(jié)器、多路轉(zhuǎn)換器、傳輸-接收介質(zhì)、顯示存貯設(shè)備。

傳感器或敏感元件用來感受被測量。

信號調(diào)節(jié)器把傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換為5～10V量程的電壓。電壓的一個(gè)極值對應(yīng)于測量點(diǎn)所期望的溫度、壓力等物理量的最低值，另一個(gè)極值對應(yīng)于所期望的物理量的最高測量值。

多路轉(zhuǎn)換器把若干個(gè)測量值合并成一個(gè)單一的輸出數(shù)據(jù)流，以便通過單一的無線電信道、同軸電纜或者電話線把數(shù)據(jù)流傳輸出去，或把數(shù)據(jù)流記錄在存貯器上。

圖1 系統(tǒng)配置與原理圖

傳輸—接收介質(zhì)（無線電、同軸電纜、微波或者電話線）用來傳輸數(shù)據(jù)信號。這個(gè)環(huán)節(jié)要產(chǎn)生和恢復(fù)注解語音和時(shí)間。

存貯設(shè)備用來存貯測量和計(jì)算機(jī)處理后的信息數(shù)據(jù)。

整個(gè)系統(tǒng)的遙測原理如圖1所示。

2 遙測體制

遙測體制是多路信息傳輸時(shí)，劃分信息通道的方法。該系統(tǒng)可采用頻分制、時(shí)分制和復(fù)合式三種方式。

2.1 頻分制

各通信線路在遙測系統(tǒng)中各占據(jù)不同的頻帶。由于各有自己的頻帶，所以各信號通道能保持互相獨(dú)立，在接收端用一些通頻帶與各信號頻帶相對應(yīng)的帶通濾波器就可以將各通道分離出來。

引信膛內(nèi)參數(shù)遙測系統(tǒng)信號調(diào)制方式采用調(diào)頻—調(diào)頻制（FM/FM）。該模式具有較好的抗干擾性且設(shè)備簡單和易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是，當(dāng)信號通道路數(shù)太多時(shí)，將形成路際干擾，產(chǎn)生較大失真。

2.2 時(shí)分制

各通道信號在通信系統(tǒng)中各占據(jù)不同的時(shí)間，在接收端，可以用一些接通時(shí)間互不相同的設(shè)備將各路信號區(qū)分開來，整個(gè)頻譜為各通道所共用。

調(diào)制系統(tǒng)采用具有高的通訊效率和較強(qiáng)的抗干擾能力的脈沖調(diào)相—調(diào)幅制（PPM-AM）。兩次調(diào)制，第一次調(diào)制是將信息電壓調(diào)制成脈沖信號形成通道信號，第二次調(diào)制是多路信號調(diào)制成射頻信號。

時(shí)分制是基于各路信號出現(xiàn)的時(shí)間不同。因此各路信號必須是在時(shí)間軸上互不重疊的脈沖信號。但是任何被傳遞的信息多為連續(xù)信息。為了實(shí)現(xiàn)時(shí)分制的原則，只能傳送信息的某些瞬時(shí)值。因此需將各路連續(xù)信息以重復(fù)周期相同而出現(xiàn)時(shí)間不同的脈沖序來代替，這種方法稱為取樣。將各路脈沖信號綜合在一起成為時(shí)分制多路信號。

2.3 復(fù)合式

這種無線電遙測系統(tǒng)是把頻分制和時(shí)分制組合起來。以提高通信容量，增多可測信道數(shù)。

這種體制是以上述兩種體制之一作為基本系統(tǒng)，而另一種體制作為復(fù)用設(shè)備。例如：在遙測系統(tǒng)中的脈沖調(diào)幅—調(diào)頻—調(diào)頻系統(tǒng)，這是以頻分制為基本系統(tǒng)，利用時(shí)分制的復(fù)用設(shè)備加到任一路副載頻上實(shí)現(xiàn)的，可以集中頻分制時(shí)分制兩者的特點(diǎn)，滿足被傳遞信息的不同要求。

3 遙測方法

通常采用的遙測方法則難以得到膛內(nèi)的數(shù)據(jù)，測得膛內(nèi)數(shù)據(jù)，可用以下幾種遙測方法。

3.1 硬線遙測

米波遙測發(fā)射機(jī)發(fā)射出的信號，在膛內(nèi)階段會嚴(yán)重衰減，而在這一階段又不能將炮管當(dāng)作波導(dǎo)管來利用，因此在炮口外的信號是十分微弱而無法利用的。在進(jìn)行膛內(nèi)遙測時(shí)，在發(fā)射機(jī)上接上外部引線，發(fā)出的信號與炮管外面得到的射頻信號相耦合，使再次輻射出的能量得到提高，以便遙測接收機(jī)能收到。外部引線的作用是把射頻能量耦合到炮管外面。導(dǎo)線松松地接在靠近天線的彈頭部上，導(dǎo)線的另一端接在接收機(jī)的輸入端，作為射頻的能量和再輻射的硬線線路。為防止彈丸在膛內(nèi)運(yùn)動時(shí)，破壞導(dǎo)線，要選擇強(qiáng)度適宜的導(dǎo)線。

3.2 微波遙測

微波遙測（如圖2）是地面發(fā)射機(jī)產(chǎn)生一束微波，標(biāo)準(zhǔn)微波頻率為104MHz（這個(gè)頻率可用于口徑小于25mm的火炮），微波束通過反射器射向炮管內(nèi)部。在彈丸上被天線接收，引信工作信息通過傳感器，在副載波振蕩器中引起一定的振蕩信號，用這個(gè)副載頻對入射的微波束在調(diào)制器內(nèi)進(jìn)行振幅調(diào)制。調(diào)制好的信息通過天線發(fā)射出來，并經(jīng)反射器反射回接收信息的地面站。

3.3 延時(shí)遙測

在硬線遙測中，米波遙測發(fā)射機(jī)在膛內(nèi)時(shí)，信號向外傳輸有困難，但飛出炮管之后，幾毫秒之內(nèi)就可以正常工作，因此就可用延遲相同時(shí)間發(fā)射信號的延遲發(fā)射技術(shù)。

在彈丸上裝上PCM編碼器，將彈上的PCM編碼器的輸出數(shù)據(jù)送入一個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）移位寄存器，等彈丸出膛以后，再對地面發(fā)射。這樣就避免了信號由膛內(nèi)向外傳輸有困難。

總之，遙測技術(shù)在彈藥檢測中的應(yīng)用是一個(gè)全新的課題，隨著研究的不斷深入，這種檢測數(shù)據(jù)及時(shí)、準(zhǔn)確、保密、抗干擾的檢測方法必將得到廣泛的應(yīng)用。

圖2 微波遙測系統(tǒng)方框圖