遥测技术在弹药检测中应用研究

摘要 传统的弹药检测是采用人工检测的方法，发射后弹药的状态、飞行参数等的测试难度较大，且不准确。利用遥测技术可以准确的获取弹丸的速度、转速、加速度、飞行姿态、被测点的温度和压力、引信开关等。引信膛内参数遥测系统就是通过传感器感受被测量，由信号调节器转换为电信号，再由多路转换器将若干测量值合成数据流输出或存贮，并由处理设备处理后得到相关信息。本文以遥测技术测试引信膛内参数（引信膛内参数遥测系统）为例，介绍了遥测系统的配置、原理，并对遥测体制的划分，引信膛内参数的遥测方法作了较全面探讨。

关键词 遥测技术；遥测体制；弹药检测；膛内参数

中图分类号TP212 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）79-0219-02

遥测是一种在同一时间内用同一条公用电子线路传输多路相互无关信息的多路通信系统。它可以是无线电多路通信系统，也可以由微机网络构成遥控遥测系统。无线电多路通信系统是借助于电磁波传送远距离被测目标的测量数据。微机网络构成的遥控遥测系统是调用了电话系统，采用频率分割通道技术设计通讯接口，实现数据传输和电话同时工作，这种系统的传输距离比电磁波传输要近得多。但两种方式，都是把电气量、机械量、光学量、化学量等测试结果信息传送给控制中心或智能终端。其核心是感受、采集、传输和处理信息。随着计算机技术的发展，遥测和计算机技术融为一体，形成了现代遥测的新概念。遥测机载设备充分利用计算机技术，显著地提高了自动化程度、自适应性、灵活性和总体性能；遥测数据处理计算机除了接收和变换遥测数据之外，还可以对多种遥测数据流进行数据压缩、实时处理和进一步计算。

传统的弹药检测是采用人工检测的方法，发射后弹药的状态、飞行数据等测试难度较大，且不准确。遥测技术可以准确地从飞行中的导弹和炮弹上获取测量数据，包括弹丸的转速、速度、加速度、飞行姿态、被测点的温度和压力、引信的开关动作、机构工作时间、钟表机构的振动周期、电源的工作特性及其他的物理量、电气量等。

1 遥测系统的配置与遥测原理

对于引信设计和引信试验来说，人们很关心对膛内参数的测试。引信膛内参数遥测系统可方便地测试出引信开关状态、零部件的温度和受力、振动周期等量。

该系统包括：传感器（敏感元件）、信号调节器、多路转换器、传输-接收介质、显示存贮设备。

传感器或敏感元件用来感受被测量。

信号调节器把传感器的输出信号转换为5～10V量程的电压。电压的一个极值对应于测量点所期望的温度、压力等物理量的最低值，另一个极值对应于所期望的物理量的最高测量值。

多路转换器把若干个测量值合并成一个单一的输出数据流，以便通过单一的无线电信道、同轴电缆或者电话线把数据流传输出去，或把数据流记录在存贮器上。

传输—接收介质（无线电、同轴电缆、微波或者电话线）用来传输数据信号。这个环节要产生和恢复注解语音和时间。

存贮设备用来存贮测量和计算机处理后的信息数据。

整个系统的遥测原理如图1所示。

2 遥测体制

遥测体制是多路信息传输时，划分信息通道的方法。该系统可采用频分制、时分制和复合式三种方式。

2.1 频分制

各通信线路在遥测系统中各占据不同的频带。由于各有自己的频带，所以各信号通道能保持互相独立，在接收端用一些通频带与各信号频带相对应的带通滤波器就可以将各通道分离出来。

引信膛内参数遥测系统信号调制方式采用调频—调频制（FM/FM）。该模式具有较好的抗干扰性且设备简单和易于实现等优点。缺点是，当信号通道路数太多时，将形成路际干扰，产生较大失真。

2.2 时分制

各通道信号在通信系统中各占据不同的时间，在接收端，可以用一些接通时间互不相同的设备将各路信号区分开来，整个频谱为各通道所共用。

调制系统采用具有高的通讯效率和较强的抗干扰能力的脉冲调相—调幅制（PPM-AM）。两次调制，第一次调制是将信息电压调制成脉冲信号形成通道信号，第二次调制是多路信号调制成射频信号。

时分制是基于各路信号出现的时间不同。因此各路信号必须是在时间轴上互不重叠的脉冲信号。但是任何被传递的信息多为连续信息。为了实现时分制的原则，只能传送信息的某些瞬时值。因此需将各路连续信息以重复周期相同而出现时间不同的脉冲序来代替，这种方法称为取样。将各路脉冲信号综合在一起成为时分制多路信号。

2.3 复合式

这种无线电遥测系统是把频分制和时分制组合起来。以提高通信容量，增多可测信道数。

这种体制是以上述两种体制之一作为基本系统，而另一种体制作为复用设备。例如：在遥测系统中的脉冲调幅—调频—调频系统，这是以频分制为基本系统，利用时分制的复用设备加到任一路副载频上实现的，可以集中频分制时分制两者的特点，满足被传递信息的不同要求。

3 遥测方法

通常采用的遥测方法则难以得到膛内的数据，测得膛内数据，可用以下几种遥测方法。

3.1 硬线遥测

米波遥测发射机发射出的信号，在膛内阶段会严重衰减，而在这一阶段又不能将炮管当作波导管来利用，因此在炮口外的信号是十分微弱而无法利用的。在进行膛内遥测时，在发射机上接上外部引线，发出的信号与炮管外面得到的射频信号相耦合，使再次辐射出的能量得到提高，以便遥测接收机能收到。外部引线的作用是把射频能量耦合到炮管外面。导线松松地接在靠近天线的弹头部上，导线的另一端接在接收机的输入端，作为射频的能量和再辐射的硬线线路。为防止弹丸在膛内运动时，破坏导线，要选择强度适宜的导线。

3.2 微波遥测

微波遥测（如图2）是地面发射机产生一束微波，标准微波频率为104MHz（这个频率可用于口径小于25mm的火炮），微波束通过反射器射向炮管内部。在弹丸上被天线接收，引信工作信息通过传感器，在副载波振荡器中引起一定的振荡信号，用这个副载频对入射的微波束在调制器内进行振幅调制。调制好的信息通过天线发射出来，并经反射器反射回接收信息的地面站。

3.3 延时遥测

在硬线遥测中，米波遥测发射机在膛内时，信号向外传输有困难，但飞出炮管之后，几毫秒之内就可以正常工作，因此就可用延迟相同时间发射信号的延迟发射技术。

在弹丸上装上PCM编码器，将弹上的PCM编码器的输出数据送入一个金属氧化物半导体（MOS）移位寄存器，等弹丸出膛以后，再对地面发射。这样就避免了信号由膛内向外传输有困难。

总之，遥测技术在弹药检测中的应用是一个全新的课题，随着研究的不断深入，这种检测数据及时、准确、保密、抗干扰的检测方法必将得到广泛的应用。