传感器在现在军事中的运用重点

常州工学院班级:11机Y3学号:09120240姓名:周唯专业:机械设计制造及其自动化指导老师:金祥曙时间:2014年6月16号1传感器在现代军事中的应用11机Y3周唯09120240摘要:技术是当今世界令人瞩目的高新技术之一。为了增强人们对传感器及其技术的重要性的认知,阐述了军用传感器在武器装备中的作用、地位与国内外发展趋势,论述了高技术战争需要新型传感器,高技术武器装备发展对传感器技术的更高的要求,提出了传感器发展思路、发展重点、发展措施与建议。关键词:传感器;军事;作用;趋势Abstract:Sensortechnologyisoneofthehighandnewtechnologyintoday'sworldisimpressive.Inordertoenhancepeople'sperceptionoftheimportanceofthesensoranditstechnology,elaboratedthefunctionofmilitarysensorsinweaponsandequipment,statusanddevelopmenttrendathomeandabroad,thispaperdiscussesthehightechnologywarneedsnewsensors,hightechnologyweaponsandequipmentdevelopmentofthehigherdemandsofsensortechnology,putforwardthedevelopmentidea,developmentpriorities,sensordevelopmentmeasuresandSuggestions.Keywords:sensor;military;role;trend0引言在现代电子信息系统中,信息采集-传感器技术,信息传递-通讯技术,信息处理-微处理器(即计算机技术是现代电子信息技术的三大核心技术,也是现代武器装备发展的必不可少的重要组成部分。由于传感器可将被测目标的各种非电量信息转换成可进行测量的电信号,因此在军事上传感器是武器装备发展的重要环节。近十几年来,发生的历次局部战争中使用的高技术武器上都装有多种传感器,在对目标探测、精确制导、电子对抗、通讯指挥、故障诊断和自我防护中发挥了重要作用。专家认为,一个国家军用传感器制造技术水平的高低,决定了该国武器制造层次的高低,决定了该国武器自动化程度的高低,最终决定了该国武器性能的高低。1传感器简介1.1定义国家标准GB7665-87对传感器下的定义是:“能感受规定的被测量件并按照一定的规律(数学函数法则转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”。1.2传感器主要分类1.2.1按用途分类:压力敏和力敏传感器、位置传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器。1.2.2按原理分类:振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器、生物传感器等。21.2.3按输出信号分类:模拟传感器、数字传感器、膺数字传感器、开关传感器。1.2.4按制造工艺分类:集成传感器、薄膜传感器、厚膜传感器、陶瓷传感器.1.2.5按作用形式分类:主动型和被动型传感器。2.传感器的现状及发展动向现代信息技术的三大基础是信息的采集、传输和处理技术,即传感器技术、通讯技术和计算机技术。它们构成了信息技术系统的“感官”、“神经”和“大脑”。信息采集系统的主要部件是传感器,且置于系统的最前端。传感器技术所涉及的知识非常广泛,渗透到各个学科领域。但是它们的共性是利用物理定律和物质的物理特性,将非电量转化成电量。所以如何采用新技术、新工艺、新材料以及探索新理论,以达到高质量的转换效能,是总的发展途径。由于科技的迅猛发展,微型计算机组成的测控系统已经在许多领域得到应用,而传感器作为微型计算机的接口必须解决相容技术。于是传感器将向高精度、小型化、集成化、数字化和智能化等方面发展。在美、日等发达国家,传感器倍受重视,而且将传感器列为尖端技术。有人认为:“征服了传感器就等于征服了科学技术”。最近20年,发达国家对传感器在信息社会中的作用有了新的认识和评价。俄国的“军事航天”计划将传感器列为重点,日本把传感器技术列为十大技术之首。我国的“八五”规划也将传感器技术列为重点发展的新技术。传感器的重要性还表现在它应用的广泛性。例如在自动化的生产中,用各种传感器监视和控制生产过程中的各个参数,以便使设备工作在最佳状态,产品达到最好的质量。3.传感器在军事技术装备中的地位和作用传感器、通信系统、计算机是现代信息技术系统的三大支柱,传感器是探测与获取外界信息的重要手段。在军事上,传感器是武器装备发展的重要环节之一。一个军事目标,无论是动态的还是静态的,无论是采用何种手段加以伪装或防护,它的存在决定了它必须有各种可以探测的物理因素,如目标的形状、颜色、速度、振动,目标本身反射或发出的无线电波、红外线、雷达波、音响噪声等。这些被称为目标信息的物理因素构成了目标的可探测性和可攻击性。军用传感器主要作用之一,就是根据这些目标信息,对目标进行精确定位,引导武器系统的战斗部分将其摧毁。海湾战争中使用的高技术武器上都装有传感器,在对敌侦察、目标探测和自我防护中发挥了重要作用。当前,传感器已在各类高技术武器和军用装备中得到应用。高技术武器发展的主要特征是电子化,其核心技术则是传感器技术和计算机技术。在战场上一方面靠外部传感器快速发现与精确测定敌方目标,并通过计算机控制火控系统,快速精确地打击敌方目标;另一方面,靠各种内部传感器,测定火控系统、发动机系统等各部位各类参数,通过计算机控制,用以保证武器本身处于最佳状态,发挥最大效能。传感器技术与计算机技术已在高技术武器和军用装备中共同起到“军力倍增器”的作用,而且随着现代电子战的需求和发展,传感器技术在研制新一代高技术武器和军用装备中将越来越发挥着重要作用。34.传感器在在军事上的具体运用当今,传感器在军事上的应用极为广泛,可以说无时不用、无处不用,大到星体、两弹、飞机、舰船、坦克、火炮等装备系统,小到单兵作战武器;从参战的武器系统到后勤保障;从军事科学试验到军事装备工程;从战场作战到战略、战术指挥;从战争准备、战略决策到战争实施,遍及整个作战系统及战争的全过程,而且必将在未来的高技术战争中促使作战的时域、空域和频域更加扩大,更加影响和改变作战的方式和效率,大幅度提高武器的威力和作战指挥及战场管理能力。4.1微型传感器的应用智能微尘系统也可以部署在战场上,远程传感器芯片能够跟踪敌人的军事行动,智能微尘可以被大量地装在宣传品,子弹或炮弹壳中,在目标地点撒落下去,形成严密的监视网络,敌国的军事力量和人员、物资的运动自然一清二楚。美国五角大楼希望在战场上放置这种微小的无线传感器,以秘密监视敌军的行踪。美国国防部在四年以前就已经把它列为一个重点研发项目。如果像美国预想的那样,智能微尘用在战场上,美国的军事实力又将与其他国家再度拉开距离。智能微尘还可以用于防止生化攻击——智能微尘可以通过分析空气中的化学成分来预告生化攻击。4.2红外传感器的应用4.2.1用于探测隐形飞行器:隐形飞行器虽然采用的红外隐身技术,胆气温度总比背景温度高,依旧有可能被红外传感器,尤其是红外成像设备探测到,可以精确提供目标的角位置信息,探测距离可达数百千米。4.2.2用于炮电告警:将凝视型红外传感器安装在飞机、舰艇等平台上,可用来对来袭导弹进行告警和其他红外威胁告警,或自动发出对抗指令,或自动启动红外干扰设备进行自卫。4.3光纤传感器的应用光纤传感器在军事信息技术中的应用主要集中在如下几个方面:用于海洋防卫和反潜作战的的光纤水听器传感器阵列网;基于温度、压力、振动传感器的智能结构,广泛用于水下兵器及航空航天等领域。4.3.1智能结构:就是将传感和驱动元件紧密融合在材料或结构中,同时也将控制、逻辑、信号放大及处理等电路集成于结构中,通过外界的激励与控制,使其除具有承受载荷的能力外,还具有识别、分析、处理及控制等多种功能,从而使结构本身能按智能的方式进行自诊断、自适应、自学习,并在其受到损伤时具有自修复、自增值、自衰减等的能力。美国已将基于光纤传感器的智能结构技术在F一18,F一22,JSF等战斗机、X一33航天飞机、DALTAII火箭上进行了初步应用研究。欧洲在联合研制的Eurofight2000新型战斗机上亦采用了基于光纤传感器的结构腱康监测技术。4.3.2光纤水听器:是利用光纤的传光特性以及它与周围环境相互作用产生的种种调制效应。在海洋中侦听声场信号的仪器。它与传统的压电水听器相比,具有极高的灵敏度(高出3个数量级、足够大的动态范围、本质的抗电磁干扰能力、无阻抗匹配要求、系统湿端质量轻和结构的任意性等优势。因此足以应付来自潜艇静噪技术不断提高的挑战,适应了各发达国家反潜战略的要求,被视为国防技术重点开发项目之一。光纤水听器技术的4研究在80年代初就引起各国的高度重视,其在军事上的主要应用为:全光纤水听器拖曳阵列;全光纤海底声监视系统(Ariaden计划;全光纤轻型潜艇和水面舰船共形水听器阵列;超低频光纤梯度水听器;海洋环境噪声及安静型潜艇噪声测量。4.3.3军用机器人:是泛指用于军事目的的机器人系统。随着光纤传感技术的发展,国内外已经开发出一些实用的光纤机器人触觉传感器或与其它类型传感方法联合使用的组合式机器人触觉传感器。光纤传感器有功能型和非功能型之分:功能型光纤机器人触觉传感器。如利用光纤微弯损耗机理研制的机器人触须式光纤触觉传感器。非功能型光纤触觉传感器如用于敏感机器人手抓触觉,主要有两种类型:一种是位移式(反射式光强调制型机器人触觉传感器,另一种是受抑全内反射式光调制型光纤机器人触觉传感器。机器人在使用中几乎都要求手爪开环运行机械系统能高精度定位,这就要求手爪对接近被抓物体的距离进行感知,即所谓接近觉。特别是对于防爆机器人,所抓物体一般是易燃、易碎物。需要尽量减少抓握时的冲击力,以便缓慢、对称的定位,因而在手爪上需要配置感知接近被抓物体距离的接近觉传感器。5高技术战争中需要的特殊传感器在当代高技术战争中迫切要求研制新一代特殊品种、规格的传感器:5.1特殊品种传感器例如检测弹头再入时受到气动磨擦加热时的烧蚀传感器;测量导弹、卫星及运载器的气动加热的热流传感器;航天用的前视红外传感器、红外焦平面阵列;精密制导用的红外制导传感器等。5.2特殊规格传感器例如检测聚热介质的高温传感器和暴冷介质的低温传感器;低量程和大量程的振动、加速度传感器;大量程压力传感器。5.3新型传感器例如微型传感器(如重量小于1g、功耗为几毫瓦的传感器;诊断传感器;军用机器人用的智能传感器;三维视觉传感器;模糊传感器;高准确度图像传感器;超导传感器;红外CMT凝视阵列及CMT凝视焦平面阵列;高准确度光纤陀螺等。6.传感器发展对策与建议6.1总体发展目标大幅度增强我国军用传感器的综合实力和为高技术战争中武器装备配套能力,使军用传感器的产品性能、质量达到国际同类产品水平,满足武器装备急需。切实加强预研,跟踪国际上发展的前沿技术,为21世纪发展新型武器装备做好技术储备。6.2建议发展的项目在今后10-15年内,应切实加强新型军用传感器的基础应用研究和新品研制,发展重点。5机械工程测试技术6.2.1基础应用研究:重点项目是新型敏感材料(纳米敏感材料、高温超导材料、功能型光纤材料等、MEMS,智能传感器的CAD,CAM,CAT软件设计、微型传感器封装技术以及MEMS可靠性技术等;6.2.2新品研制:重点项目是红外焦平面阵列(非致冷长波、多色凝视以及高温超导等、高精密图像传感器、MEMS传感器、功能型光纤传感器、光纤陀螺、水声传感器、智能传感器、军用机器人用传感器、智能灰尘、无线网络化传感器以及各种耐恶劣环境的特种传感器等。6.3发展措施6.3.1将军用传感器列为“加强和优先研发项目”。6.3.2建立国家级军用传感器实验室和加工中心，集中精力开发研究当前及今后武器装备中