小口径弹载引信压电电源研究

发布时间：2023-11-17 20:30

　　在现代引信中，引信电源主要为引信电路的工作提供基础能源和为起爆电路提供起爆能源。针对现代引信对电源的能量密度、长储性及快速激活性的要求，本文研究了一种基于压电效应的弹载引信压电电源。 弹载引信压电电源主要由压电叠堆、能量收集电路及辅助装置组成。通过介绍弹载引信电源和压电电源的研究现状，并对引信压电电源的工作原理进行研究，建立了弹载引信压电电源的物理模型，并推导出压电叠堆的数学模型。利用MATLAB软件对压电电源性能进行仿真，计算时采用某高炮发射时的数据，得到了充电电压响应曲线、充电电压与储能电容之间的关系曲线、充电电压与激励载荷及时间常数之间的关系。对压电叠堆的输出效率进行了分析，当压电叠堆电容与储能电容相等时，能量转移效率最高为25%。同时针对如何提高能量转移的效率，介绍了能量转换电路与能量接口电路，分析了全桥整流电路输出波形图及在能量回收中的优点。为解决储能电容与压电叠堆电容之比过大，导致能量转移效率低的问题，本文引入了同步电荷提取电路（SCE电路），该电路显著地提高了能量转移的效率。研究了三种可充电电源的充放电性能，并比较了它们的优缺点，阐述了选取钽电解电容作为储能电容的合理性。...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 引信电源概述
        1.1.2 小口径炮弹引信对电源的需求
    1.2 压电电源技术研究现状与发展趋势
        1.2.1 发电材料的研究
        1.2.2 压电发电方式的研究
        1.2.3 能量回收技术的研究
    1.3 本论文的研究内容和重要意义
第二章 引信压电电源的基本理论
    2.1 压电效应与压电方程
        2.1.1 压电效应
        2.1.2 压电方程
        2.1.3 压电陶瓷的性能参数
    2.2 压电振子
        2.2.1 压电振子的发电模式
        2.2.2 压电振子的连接方式
        2.2.3 压电振子的等效电路
    2.3 压电电源用作引信电源的可行性分析
        2.3.1 压电电源的能量密度
        2.3.2 压电电源的激活时间
        2.3.3 压电电源的存储时间
        2.3.4 压电电源的安全性与经济性
    2.4 本章小结
第三章 引信压电电源性能分析
    3.1 引信压电叠堆理论模型
        3.1.1 压电振子d 33模式理论模型
        3.1.2 引信压电电源理论模型
    3.2 引信压电电源性能分析
        3.2.1 压电电源输出性能
        3.2.2 充电电压与储能电容的关系
        3.2.3 充电电压与加载质量块 m 的关系
        3.2.4 d 33与载荷的关系
        3.2.5 充电电压与时间常数 的关系
        3.2.6 压电叠堆输出效率分析
    3.3 能量收集电路的研究
        3.3.1 能量转换和接口电路的研究
        3.3.2 能量存储元件的研究
    3.4 本章小结
第四章 弹载压电电源的设计
    4.1 压电电源的结构设计
        4.1.1 压电叠堆设计
        4.1.2 质量块的设计
        4.1.3 压电电源外壳设计
    4.2 能量收集电路设计
    4.3 引信压电叠堆的 ANSYS 分析
        4.3.1 压电振子的压应力分析
        4.3.2 压电振子的拉应力分析
    4.4 本章小结
第五章 弹载压电电源的试验研究
    5.1 动态加载模拟试验
        5.1.1 模拟试验原理
        5.1.2 模拟试验用具
        5.1.3 模拟试验分析
    5.2 实弹试验
        5.2.1 试验目的
        5.2.2 试验原理
        5.2.3 试验用具
        5.2.4 试验分析
    5.3 弹载压电电源的检验方法
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 本文的主要研究成果及创新点
    6.2 本课题研究的不足与展望
参考文献
个人简历及攻读硕士学位期间学术成果发表情况
致谢



本文编号：3864828