AD620永磁式电磁感应传感器设计+骨架结构图(2)
由于线圈靶操作简单、使用方便、抗干扰能力较强，目前仍是工厂常用的测速区截装置之一。但在应用中线圈靶存在一些缺点：单线圈感应式线圈靶需要将运动体磁化才可进行；双线圈励磁式线圈靶则是使用励磁线圈产生的磁通，但由于该磁通受励磁线圈中的电流和线圈由于电流产生热量导致线圈发热、变化的影响，将会影响测试数据的可靠性；此外，线圈靶存在着信号较弱，噪音较大等问题。故线圈靶还要进一步改进，使之可以达到较好的测速效果。
1.2 国内外研究现状
1.3 本论文开展的工作
本论文在第一部分针对励磁线圈靶信号弱、干扰信号强的缺点，查阅了国内外一些相关资料，了解了线圈靶以及永磁材料在目前使用的一些情况，从中了解了线圈靶以及永磁的相关特点。第二部分采用理论计算和模拟仿真的方法，从骨架、线圈和永磁材料三方面设计和制作了永磁电磁感应线圈靶。第三部分为放大电路的设计。由于线圈靶输出信号远程传输容易被干扰，于是采用前置放大电路，并用电池供电，使之可以在离线圈靶近的地方工作。由于采用电池供电，运用的是具有低功耗特性的集成仪用放大器AD620。第四部分为靶场实弹射击的性能测试与分析，从得到的波形信号来看，该线圈靶暂还没有能够测量弹丸速度。
2 永磁式电磁感应传感器设计
测量弹丸飞行速度的普遍方法是由两个区截装置分别提供启动信号和停止信号，用电子测试仪记录从启动信号到停止信号的时间间隔。这一时间就是弹丸飞过第一个区截装置到第二个区截装置之间的距离所经历的时间。图2.1为采用测时仪和区截装置测量弹丸飞行速度的场地布置示意图。图2.1中靶1、靶2分别为提供启动信号和停止信号的区截装置，两区截装置之间的弹道线长度L通常称作靶距。在测时仪测速中，第一个区截装置启动测时仪开始计时，第二个区截装置终止测时仪计时。测时仪记录的时间T代表了弹丸飞过靶距L所用的时间。由此，只要测出靶距L和时间T，就可以换算弹丸在距离L上的平均速度。
图2.1 区截装置场地布置示意图
线圈靶是用螺线管线圈感受由于弹丸运动引起的磁场变化而产生电信号的区截装置。其基本结构就是用漆包线绕制的匝数一定的线圈并封入铝制或其他非铁磁性材料制成的骨架内。线圈靶的工作原理是利用弹丸穿过线圈绕组的运动，改变线圈的磁通量的方式来产生电信号。根据电磁感应定律，线圈中产生感应电动势等于线圈的磁通量随时间的变化率，即：
由此可见，当弹丸穿过线圈靶并使其磁通量发生变化时，线圈的两端必然产生量值等于磁通变化率的电动势 ，电动势的方向与线圈靶的磁通变化方向有关。该电动势 即为线圈靶产生的电信号。
本文设计的永磁式线圈靶是利用永久磁铁为线圈靶提供磁场，使之在靶的周围形成恒定的磁场H。本设计拟采用4个永久磁铁来提供磁场，其均匀放在线圈靶内侧，其磁场分布示意图2.2所示：
图2.2 磁铁与磁场分布示意图
由于线圈靶的磁通量Φ有
式中 为磁感应强度， 为线圈磁通面积， 为磁导率。当铁磁材料弹丸穿过线圈靶时，线圈靶中的弹丸所占空间的介质由空气变成了铁磁物质，磁导率 发生了变化。此时，线圈靶的磁通变化率为
假设弹丸为一圆柱体，其半径为r，长度为l，并且磁场强度恒定为H，线圈靶线圈的宽度为L，设其穿过线圈靶的时刻t=0，则可求得其产生的感应电动势方程如下：