基于A(yíng)D590的新型藥溫測量裝置的原理與使用

引言

現代戰爭對火炮和火箭炮的基本要求是不經(jīng)試射就獲得較高的首發(fā)命中率或首群覆蓋率。而要實(shí)現對目標的精確命中，就必須用精密法來(lái)決定射擊開(kāi)始諸元，彈藥溫度的精確測量是其中的一個(gè)重要環(huán)節。

藥溫測量的特點(diǎn)

傳統的彈藥溫度測量大多都直接使用彈藥箱內的氣溫，藥溫檢測手段是使用測溫彈和溫度計。在彈藥箱內放入一只水銀溫度計，每隔l或2小時(shí)觀(guān)察一次，認為箱內氣溫即是藥溫。這樣會(huì )帶來(lái)很大的誤差，在野戰條件下發(fā)現，炮車(chē)或送彈車(chē)藥倉內的溫度不僅變化幅度大，且嚴重不均勻。因此，任一時(shí)刻彈藥箱或藥倉內的任一點(diǎn)溫度都不可作為藥溫。此外，當周?chē)h(huán)境或彈藥箱內溫度變化時(shí)，裝藥溫度在開(kāi)始很長(cháng)一段時(shí)間內滯后于外界的溫度，所以這種方法根本不能滿(mǎn)足現代戰爭對精度的要求。

此外，野戰條件下發(fā)射裝藥溫度的測量，試圖通過(guò)測量藥筒表面或其內部某一固定點(diǎn)溫度作為實(shí)時(shí)平均藥溫，也是不可行的。這種方法不僅煩瑣不方便，同時(shí)也無(wú)法保證精度。一般火炮裝藥近似于一個(gè)圓柱體，外部為藥筒或包裝筒，內部附有鈍感襯里及點(diǎn)傳火機構和其它裝藥輔助元件，藥粒散裝或分成藥包，均勻或非均勻地置于藥筒內，藥筒內部的溫度也是不均勻的。


圖1 藥溫測量系統框圖

當彈藥的初始溫度與外界溫度不一致時(shí)，彈藥的溫度變化是一個(gè)很復雜的非穩態(tài)變化過(guò)程，某一時(shí)刻彈藥內某一點(diǎn)的溫度是時(shí)間、空間坐標、初始溫度和外界溫度的函數。因此，藥溫精確測量的方法是采用非接觸測量法，精確實(shí)時(shí)地給出裝藥質(zhì)量加權平均溫度值。

彈藥溫度的測量在不允許打開(kāi)彈藥外殼及鉆孔的情況下，可選方案一般有兩種：一種是用模擬相似的方法。如在彈藥箱中放置測溫彈。測溫彈是一種引信和底火都去掉，但保持裝藥不變的炮彈，把水銀溫度計插入測溫彈內，認為測溫彈的溫度就是彈藥的溫度，該種方法簡(jiǎn)單易行，但因為用水銀溫度計所以反應較慢，且測溫彈的溫度并不能代表所有彈藥的溫度。這種方法適用于裝藥結構簡(jiǎn)單系統的需要。

另一種方法是用求解彈藥溫度分布的方法來(lái)得出平均溫度。采用間接式電子采集與計算機解算法，然后與火控計算機實(shí)現實(shí)時(shí)信息傳輸。即把不同裝藥號在不同存放區的藥溫隨環(huán)境溫度的變化規律制成計算軟件，并和環(huán)境溫度的數采系統揉為一體，研制出一種微機控制的非接觸式實(shí)時(shí)測溫系統。實(shí)現不同存放位置不同裝藥號藥溫的自動(dòng)實(shí)時(shí)顯示與傳輸。這種測量系統可以精確測量裝藥結構復雜、型號多樣炮藥的溫度。本文介紹這種測量系統的構成及工作原理。

藥溫測量系統的構成

（1）測溫探頭：野戰條件下，裝藥環(huán)境溫度不斷隨時(shí)間變化，一般說(shuō)在空間上也不可能均勻。因此環(huán)境溫度的采集應使用多個(gè)探頭，并注意分布合理。以國內某自行炮彈車(chē)為例，車(chē)內配有8個(gè)探頭，兩個(gè)一組，均勻分布在車(chē)內四個(gè)位置。

（2）誤差校正：在用模型運算時(shí)，需要初始環(huán)境溫度和外界溫度值作為條件，所以測溫電路也是本設計的重要一環(huán)，其測溫精度直接影響輸出結果的精度。根據整體誤差小于1℃的要求，測溫環(huán)節的誤差應小0.4℃。

為了實(shí)現溫度的高精度測量，我們采用兩點(diǎn)式測溫校正電路，如圖2所示調節電阻RP1和RP2，因為有兩個(gè)可變電阻，實(shí)際校正時(shí)需要反復調節兩個(gè)電阻值。需要說(shuō)明的是，其中的放大器應選高精度的集成運放，因為AD590正端上的電壓一般很小，AD590的靈敏度為1μA/K。

輸出電壓 的表達式為



（3）基準電壓：基準電壓源選用LM136，其輸出電壓為2.5V。

（4）A/D轉換：A/D轉換使用AD7891芯片，AD7891是8通道、12位數據采集系統芯片，單電源供電，內有8個(gè)具有過(guò)壓保護的模擬通道，功耗低，典型功耗只有90Mw。

（5）薄膜面板：開(kāi)關(guān)操作使用薄膜面板。傳統的機械式開(kāi)關(guān)，在安裝時(shí)需要焊接，甚至要配合固定支架。而薄膜開(kāi)關(guān)的安裝為粘貼式，只要揭去背膠紙，就可以牢固地粘貼在整機表面，其引線(xiàn)出口插入整機后置電路的插座上，瞬間便可接通電路，省時(shí)、省力。薄膜開(kāi)關(guān)集開(kāi)關(guān)按鍵、標記、商標、透明窗口及顯示于一體，并且采用整體密封性結構，開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)不受有害氣體的侵蝕，不易氧化，具有防水、防塵、壽命長(cháng)、性能穩定等特點(diǎn)。

圖2 藥溫測量誤差校正電路圖

結束語(yǔ)

本文通過(guò)討論火炮發(fā)射藥裝藥溫度的間接測量方法，設計了適合于裝藥溫度間接測量要求的環(huán)境溫度測量電路。設計電路已成功應用于武器系統之中，精密環(huán)境溫度的測量保證了發(fā)射藥間接測量解算的結果符合戰技指標。

本方案結構簡(jiǎn)單、可靠性高、實(shí)用性好、測溫精度高、使用方便，可有效改善以往落后的藥溫測量手段。自動(dòng)采樣存儲24小時(shí)內溫度值，可以準確掌握藥溫變化規律、分析變化趨勢。