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磁传感器技术的典型军事应用
来源:赛斯维传感器网 发表于 2016/8/30

  随着自旋电子学、新型纳米材料、微纳加工等理论与技术的异军突起,传感器技术,尤其是磁传感器技术得到了飞速发展, 并逐渐成为信息化武器装备最为依赖的技术之一。


  磁传感是弹药杀伤力的倍增器


  引信是弹药的触发点火装置, 是弹药智能化水平的重要体现。 磁引信是利用弹药接近目标时磁场的变化来捕捉目标信息而控制点火时机的,因其对铁磁性目标具有天然探测优势而得到广泛应用,主要配备在各类反装甲弹药、鱼雷、水雷等杀伤性武器上,用于对付坦克、舰艇等高价值目标。


  近年来, 美国陆军研究实验室发布了对几种常见军事磁性目标在不同距离上引起磁异常信号的研究结果。 一辆坦克在100米处引起的磁异信号有几个nT,而在1000米处的磁异信号仅几pT。所以,磁引信所采用磁传感器的探测能力很大程度上决定了其对目标的捕捉距离, 特别是装有pT级磁传感器的智能化磁引信,可大幅提升目标捕获距离,增加引信反应时间,以实现对目标要害部位的“点穴”打击。例如,美军的“陶” 式重型反坦克导弹上就装有智能化磁引信,可通过磁场检测坦克轮廓, 精确控制弹头攻击防御最为薄弱的顶部,极大地提高了对坦克的杀伤力。


  磁探测是反潜反水雷的有力手段


  当前,亚太海洋战略环境日趋恶劣,马六甲海峡、巴士海峡、宫古海峡等战略水道极易受到敌对势力潜艇和水雷的封锁, 因此急需加强反潜和反水雷力量的建设。目前反潜反水雷的技术手段主要有声纳、红外以及磁异探测等,前两者在近远海复杂水文条件下极易受到干扰,而磁异探测对此具有很强的抗干扰能力。现有的潜艇和水雷绝大部分采用钢铁材料建造, 会自发引起周围地磁场分布状态的改变, 高性能的磁传感器可以灵敏地捕捉到这一变化,使其无所遁形。目前,反潜机、猎扫雷舰等装备上都配备了基于高性能磁传感器的磁异探测系统,如美海军最新的“海神”反潜巡逻机上装备了AN/ASQ508磁异探测系统,其最小可探测磁场约 为0.3pT/sqr(Hz)(@1Hz),探潜距离估计可达1200米以上,但整个系统的重量(27千克)和功耗(115瓦)较大,只适合大型平台装备。总体上看,目前磁异探测系统与声纳相比在探测距离上仍有差距, 但有研究表明如果磁传感器分辨力达到1fT/sqr(Hz)(@1Hz)水平,那么其对潜艇的探测距离将延伸至几十千米,基本可与声纳相媲美,如此将完全打破传统水下战场的格局,使水下声隐身技术的作用大为削弱。


  磁测量是航天器安全运行和应用的重要保障


  现有航天器上普遍搭有磁载荷, 不仅可提供姿态控制所需的磁信息,而且还能同步监测磁场,为空间环境预警提供关键参数。例如,美国国家航空航天局(NASA)的ACE卫星上搭载的磁通门传感器,其探头重225克,电子系统重2.1千克,功耗2.4瓦,分辨力小于6pT(0-10Hz)。欧洲航天局(ESA)和NASA合作的Cluster卫星组也携带了磁通门传感器,其探头重700克,电子系统重2.2千克,功耗2.1瓦,分辨力小于10pT/sqr(Hz)(@1Hz)。此外,我国的“神舟”系列飞船上也载有高性能的磁传感器。正是这些磁传感器向航天器提供了准确的空间磁场信息,为其姿态控制和环境预报提供了关键数据,有效地保障了航天器在轨运行的安全。


  此外,地磁导航、战场感知等领域对磁传感器技术也有大量需求。 测量地磁信息可作为没有卫星导航信号时的重要补充; 在关键地域布撒磁传感器节点,组成战场感知网络,监视敌方部队的运动态势,从而获得战场主动权。如今,磁传感器技术在军事上的用途正在被陆续开发和利用, 其价值不断凸显。


  但也必须意识到,随着无人机、微纳卫星等小型化平台的快速发展和大量应用, 磁传感器技术要更好地发挥其军事价值,必须解决高性能、小型化、低功耗和低成本四大问题。


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