一种侵彻过程复杂物理环境存储测试系统
阅读说明：本技术 一种侵彻过程复杂物理环境存储测试系统 (Complicated physical environment storage test system of penetration process ) 是由 李长生 朱传俊 彭军伟 于 2021-08-16 设计创作，主要内容包括：一种侵彻过程复杂物理环境存储测试系统,包括三轴磁场探测模块、三轴过载加速度探测模块以及数据存储模块；所述三轴磁场探测模块主要包括磁传感器电路、信号放大电路以及信号滤波电路,所述三轴过载加速度探测模块主要包括过载加速度传感器电路、信号放大电路以及信号滤波电路,所述数据存储模块主要包括控制芯片U7、存储芯片U8,该系统能同时探测三轴磁场与三轴过载加速度信号,进行复合探测,存储侵彻过程中复杂物理环境下的磁场与过载加速度数据,供分析侵彻过程实际磁场与过载加速度情况,指导制定合适的计层策略。(A storage test system for complex physical environment in the penetration process comprises a triaxial magnetic field detection module, a triaxial overload acceleration detection module and a data storage module; the triaxial magnetic field detection module mainly comprises a magnetic sensor circuit, a signal amplification circuit and a signal filter circuit, the triaxial overload acceleration detection module mainly comprises an overload acceleration sensor circuit, a signal amplification circuit and a signal filter circuit, the data storage module mainly comprises a control chip U7 and a storage chip U8, the triaxial overload acceleration detection system can simultaneously detect a triaxial magnetic field and a triaxial overload acceleration signal, compound detection is carried out, magnetic field and overload acceleration data under a complex physical environment in the penetration process are stored, the actual magnetic field and overload acceleration conditions in the penetration process are analyzed, and a proper layer counting strategy is guided to be formulated.)
技术领域
本发明应用于存储测试系统领域，具体涉及一种侵彻过程复杂物理环境存储测试系统。
背景技术
在现代战争中，为了防止己方重要目标被敌方摧毁，具有战略意义的目标(地下指挥中心、导弹发射井、武器库、地下通信枢纽等)往往隐藏在地下并且具有极其坚固的防御工事。侵彻弹药是对付深埋工事、多层指挥场所等高价值目标的杀手锏武器，硬目标侵彻引信作为侵彻弹药的核心部件，通过对侵彻过程中的信息探测与快速处理，按照预定起爆控制策略，控制战斗部适时起爆，摧毁目标。起爆策略的制定需要参考来自传感器的信号，现有的侵彻引信主要参考过载加速度信号进行判定，在作战环境日益复杂的今天，仅仅参考过载加速度信号已经远远不够，亟需探索新的可供参考的物理量。
战争中打击的军事堡垒、楼房等多是钢筋混凝土建筑结构。钢筋会对周围的地磁场产生扰动，使磁场发生畸变，产生磁场异常信号。磁探测技术是近年来随着磁传感器测量精度不断提高以及军事高技术武器发展需求而兴起的一种目标探测技术，具有定位精度高、成本低、辨别能力强、可靠性高等特点。磁探测体制因工作于保守物现场，具有抗电子干扰能力强，不受云、雾、尘、烟、光等复杂战场环境影响等优点而成为中近程目标探测体制中的重要成员。磁异探测技术就是通过测量铁磁性物质周围的磁异信号特征来实现对铁磁性目标的检测、定位与跟踪。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种侵彻过程复杂物理环境存储测试系统，该系统确保传感器感知到的加速度过载信号和地磁信号能被正确、完整的存储，供后续读取分析改进设计方案。
一种侵彻过程复杂物理环境存储测试系统，其特征在于：包括：三轴过载加速度探测模块、三轴磁场探测模块以及数据存储模块；其中：
X轴磁场探测模块包括磁传感器电路、信号放大电路以及信号滤波电路；
X轴磁传感器电路中磁传感器U1用于感知外界磁场变换，将磁场变化量转化为差分电压通过5、6引脚输出；
信号放大电路包括电容C2、C4、C5、C8，电阻R1、R2、R6、R7、R8、R9，运算放大器U2；所述电容C4、电阻R1并联后连接于运算放大器U2的3号引脚，电容C8、电阻R7并联后连接于运算放大器U2的2号引脚，电容C5并联于运算放大器U2的2号和3号引脚，电阻R2、R6串联于运算放大器U2的1号和8号引脚，电阻R8、R9并联后连接于运算放大器U2的5号引脚，运算放大器U2的7号引脚接3.3V电压，4号引脚接地，6号引脚输出放大后的电压信号；电容C4、C5、C8用来隔离静态地磁场，使探测到的只有变化的地磁场信号，电阻R1、R7用来限流，防止过大的烧坏运算放大器U2，电阻R2、R6用来调整运算放大器U2的放大倍数，电阻R8、R9用来调整电路的参考电压；
信号滤波电路包括电容C1、C7，电阻R3、R4、R5，运算放大器U3；所述电容C1并联于电阻R5和运算放大器U3的1号引脚，电容C7一端接运算放大器U3的3号引脚、一端接地，电阻R4、R5串联后连接于运算放大器U3，电阻R3和运算放大器U3的1号引脚串联；运算放大器U3的1号引脚和2号引脚相连；电阻R3、R4、R5用来升压，电容C7用来防止运算放大器U3输入输出信号相互干扰，电容C7用来滤除前序信号中的高频干扰信号，运算放大器U3的1号引脚和2号引脚相连构成电压放大倍数为1的电压跟随器，用来滤除杂波信号；
同理，另外两轴磁场探测模块也是如此；
X轴过载加速度探测模块包括X轴过载加速度传感器电路、信号放大电路以及信号滤波电路；
X轴过载加速度传感器电路中过载加速度传感器U4用于感知外界过载加速度变化，将过载加速度变化量转化为差分电压通过1、4引脚输出；
X轴过载加速度探测模块的信号放大电路对比X轴磁场探测模块的信号放大电路，除了隔离电容外全部相同；
X轴过载加速度探测模块的信号滤波电路与X轴磁场探测模块的信号放大电路全部相同；
同理，另外两轴过载加速度探测模块也是如此；
数据存储模块包括控制芯片U7、存储芯片U8、二极管D1、电阻R21、R22；所述控制芯片U7的14、15、16号引脚分别为X、Y、Z轴过载加速度传感器信号输入端，23、24、25号引脚分别为X、Y、Z轴磁场传感器信号输入端，26号引脚为数据写入与读取控制接口，29号引脚为数据接收接口，30号引脚为数据发送接口，储存芯片U8通过对应引脚与控制芯片U7连接，二极管D1连接于控制芯片U7的30引脚，R21一端与控制芯片U7的26号引脚相连，一端接W/R输入输出信号，电阻R22一端与控制芯片U7的26号引脚相连，一端接地；控制芯片U7用来控制数据的写入与读取，以及处理过的传感器信号进行AD转换，存储芯片U8用来存储AD转换后的传感器信号。
作为本发明进一步改进，所述运算放大器的放大倍数为：
其中，RG是运算放大器1和8引脚串联电阻阻值之和，即在X轴磁场探测模块中RG满足：RG＝R2+R6；在X轴过载加速度测模块中RG满足：RG＝R11+R15。
作为本发明进一步改进，所述运算放大器的基准电压VREF为：
其中，在X轴磁场探测模块中满足：R1＝R9，R2＝R8；在X轴过载加速度探测模块中满足：R1＝R18，R2＝R17。
作为本发明进一步改进，所述运算放大器输出电压VOUT为：
VOUT＝VREF+G×(VIN(+)-VIN(-))；
其中，VIN(+)和VIN(-)分别为运算放大器的3和2引脚的输入电压值，即在X轴磁场探测模块中满足：VIN(+)＝VX+，VIN(-)＝VX-；在X轴过载加速度探测模块中满足：VIN(+)＝VXOUT+，VIN(-)＝VXOUT-。
作为本发明进一步改进，所述Y、Z两轴磁场探测模块的信号放大电路、信号滤波电路与X轴相同。
作为本发明进一步改进，所述Y、Z两轴过载加速度探测模块的信号放大电路、信号滤波电路与X轴相同。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
(1)本发明不同于传统的测试存储系统，传统的系统只采用单轴过载加速度传感器，探测与存储单轴Z方向过载加速度信号，在某些情况下杂波干扰使侵彻目标的单轴加速度过载信号幅值不明显，导致引信计层困难，甚至计层错误，本发明采用三轴加速度过载传感器，同时探测与存储三轴过载加速度信号，可以有效帮助后续分析侵彻过程中实际过载加速度情况并制定合适的计层策略；
(2)本发明采用了三轴磁场传感器用于探测侵彻过程中X、Y、Z三轴方向地磁场强度的变化，与三轴过载加速度传感器进行复合探测，存储侵彻过程中复杂物理环境下的磁场与过载加速度数据，供分析侵彻过程实际磁场与过载加速度情况，指导制定合适的计层策略。
附图说明
图1是本发明中X轴磁场探测模块电路图；
图2是本发明中X轴过载加速度探测模块电路图；
图3是本发明中数据存储模块电路图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本发明的实施例做详细的说明。
本发明提供了一种侵彻过程复杂物理环境存储测试系统，该系统确保传感器感知到的加速度过载信号和地磁信号能被正确、完整的存储，供后续读取分析改进设计方案。
本发明提出的存储测试系统由三轴磁场探测模块、三轴过载加速度探测模块、数据存储模块组成，分别如附图1至附图3所示，其中附图1、附图2仅表示X轴方向磁场探测模块与X轴方向过载加速度探测模块，Y轴与Z轴探测探测模块与过载加速度探测模块仅是探测方向不同，电路图一致，故此处不予画出。附图1为本发明的磁场探测模块电路原理图。侵彻过程中，磁传感器U1感知外界磁场强度的变化通过内部电路转换为电压的变化从5号、6号引脚输出差分电压至信号放大电路，磁场变化电压信号首先经过电容C4、C5滤除掉信号中的静态分量，只保留变化量后传递给运算放大器U2，通过电阻R2、R3调节所需要的放大倍数，电阻R8、R9调节所需要的参考电压，使运算放大器U2的输出电压为参考电压与放大后的电压之和，放大后的电压信号传递给运算放大器U3，运算放大器U3的1号引脚和反向输入引脚2号引脚直接相连构成放大倍数为1的电压跟随电路，起到滤波的作用，滤除磁场信号中的杂波信号，只保留磁场信号，滤波后的信号传递给存储模块。
附图2为本发明的过载加速度探测模块电路原理图。侵彻过程中，过载加速度传感器U4感知外界过载加速度的变化通过内部电路转换为电压的变化从1号、4号引脚输出差分电压至信号放大电路，过载加速度变化得电压信号传递给运算放大器U5，通过电阻R11、R15调节所需要的放大倍数，电阻R17、R18调节所需要的参考电压，使运算放大器U5的输出电压为参考电压与放大后的电压之和，放大后的电压信号传递给运算放大器U7，运算放大器U7的1号引脚和反向输入引脚2号引脚直接相连构成放大倍数为1的电压跟随电路，起到滤波的作用，滤除过载加速度信号中的杂波信号，只保留过载加速度信号，滤波后的信号传递给存储模块。
附图3为本发明的存储模块电路原理图。控制芯片U7主要完成所发明的侵彻过程复杂物理环境存储测试系统的指令执行工作，存储芯片U8主要完成所发明的侵彻过程复杂物理环境存储测试系统的数据存储工作。具体工作流程为：存储测试系统在工作时会持续监测过载加速度信号，并与设定的过载加速度阈值进行比较，若传递到控制芯片U7的过载加速度小于设定的过载加速度阈值，则判定不通过，继续监测；若若传递到控制芯片U7的过载加速度大于等于设定的过载加速度阈值，则判定通过，通过控制芯片U7的14、15、16号引脚传递的过载加速度信号以及过控制芯片U7的23、24、25号引脚传递的磁场信号在控制芯片U7内部的AD转换功能进行AD转换，并将转换后的数据传递到存储芯片U8进行存储，以供后续对侵彻过程中的过载加速度和磁场强度进行分析，以更加了解侵彻过程中的复杂物理环境的作用效果，从而制定更合理的计层策略。控制芯片通过26号引脚接收数据的读取/写入信息，通过29号引脚接收数据，30号引脚发送数据。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征等同替换所组成的技术方案。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。