主动式磁引信的原理及应用介绍

一、探测原理

当线圈中通以正弦交流电时，线圈的周围空间就会产生正弦交变磁场H1，置于此磁场中的金属导体将产生电涡流，并产生交变磁场H2，H2的方向与H1的方向相反。由于磁场H2的反作用将使线圈总的磁通量减少，或者说在线圈中会感应出涡流磁场所产生的感应电动势，把变化的感应电动势作为目标信号利用，即是主动磁引信的探测原理。

研究金属目标对探测器的影响，本质上就是研究金属表面涡流的分布情况，也就是研究金属目标表面的磁场分布，最终反映到探测线圈阻抗的变化。为此，建立图10-1所示的直角坐标系，以2a×2b的矩形金属板作为探测对象。在图10-1中，X-Y平面与金属板共面，且坐标原点位于矩形板的几何中心，设探测线圈的圈数为N匝，面积为S，激磁交变电流为I，探测线圈平面与金属板平面平行，探测线圈圆心坐标为（0，0，c）。金属表面的磁场H是坐标和时间的函数。由于工作频率较低，一般在102～105Hz，电路的尺寸远小于工作波长，每一时刻电磁场的分布和同一时刻电流的分布的变化属于准静态电磁场。

图10-1　矩形截面金属目标感生磁场图

若I＝Imaxcos（ω0t＋φ0）为激励电流，考虑到媒质是均匀和各向同性的，并注意到初始条件和边界条件后，可以得到相应于H的某一项Hmn的电流密度为

式中，，m和n均为奇数。进而得到涡流损耗的功率Pw为

式中，H0是探测线圈对目标产生的交变磁场，l为探测线圈与目标的距离。

二、一种反坦克导弹用主动式磁引信

用于反坦克导弹的一种主动式磁引信作用原理如图10-2所示。其炸高按弹丸要求确定，其较合适的炸高为0.5～1.5m。引信中有发射机和接收机。发射机产生辐射电磁场，接收机一方面接收发射机直接辐射来的电磁场，产生直耦感应电动势；另一方面又接收来自目标的涡流磁场，产生信号电动势。引信中的信号处理电路从接收机中拾取有用信号作为引信的工作信号。

如图10-2所示，引信放置于导弹的头部。发射机的辐射线圈2向周围空间辐射电磁场。在导弹飞行过程中，辐射线圈随弹一起运动，该辐射场主要沿轴向作用，即磁场主要沿导弹纵向分布，一部分磁场沿导弹的横向分布（即垂直于弹轴方向）。接收线圈3放置在导弹的前端，与辐射线圈相隔一定的距离。当线圈3的轴线与弹轴平行时，主要探测轴向目标；当其轴线垂直于弹轴时，主要探测侧向目标。在图10-2中，线圈轴线与弹轴交角小于90°，便于探测侧前方的目标。

辐射线圈2产生的电磁场之一部分B1直接被接收线圈3接收而产生直耦感应电动势；另一部分B2向空间辐射，遇目标时在目标外壳表层中产生涡电流I.V。这种涡流产生相应的涡流磁场B3，并在接收线圈3中感应出信号电动势。若能比较这两种电势，就可以鉴别是否探测到目标。下面介绍如何实现这种鉴别。(www.xing528.com)

此种引信作用原理方框图如图10-3所示。

图10-2　主动式磁引信作用原理图

1—引信体；2—辐射线圈；3—接收线圈；4—目标

图10-3　主动式磁引信作用原理方框图

12—振荡器；13—导引电路；14—发射线圈；15—接收线圈；16，19—放大器；17—相位调整电路；18—振幅调整电路；20—带通滤波器；21—检波器；22—高通滤波器；23—电平检波器；24—延时电路；25—与门；32—电雷管；33—开关；34—闭锁装置；35—相位误差修正装置；36—比较器

可以把图10-3所示方框图分为四个部分：发射机、接收机、目标识别和点火电路。下面简述其工作过程。

振荡器12、导引电路13和发射线圈14构成发射机部分。振荡器产生频率为f0的正弦振荡，经导引电路向辐射线圈输送一个电流。辐射线圈向空间辐射频率为f0的电磁场，磁场的一部分B1被接收线圈（或称探测线圈）直接接收。

相位调整电路17、振幅调整电路18、相位误差修正装置35、放大器19、比较器36、带通滤波器20、检波器21、高通滤波器22、电平检波器23、延时电路24构成目标识别部分（或称信号处理器）。在没遇到目标时，相位调整电路和振幅调整电路输出幅度相等相位相反的两路信号，因此放大器19没有输出。若此时放大器19有残余电压输出，经比较器和滤波器也可以抑制掉。当弹目接近时，由于涡流磁场B3的作用，使得放大器19有信号输出。比较器36和电平检波器23控制目标识别处理的时间和启动电平，滤波器用以排除干扰。

点火电路由与门闸流管、起爆电容、电雷管和碰炸开关组成。其工作过程不再详述。

闭锁装置34是为了保证引信在弹道上不误动作而设置的。闭锁时间由最小攻击距离确定。

发射线圈和接收线圈间的距离直接影响引信的作用距离。一般情况下，两线圈间的距离小，引信的作用距离也小。但间距也不能过大，间距太大会使磁场的B1部分被导弹内部的金属物反射，在接收线圈中产生干扰信号，并使到达接收线圈的B1减弱。因为B1太弱或太强都不利于识别目标。若B1太强，可在两线圈间采用金属件以适当减弱B1。用此种引信的弹的壳体一定采用非金属材料，环形线圈要装在壳体内。