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磁傳感器技術(shù)的典型軍事應(yīng)用
來源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2016/8/30

  隨著自旋電子學(xué)、新型納米材料、微納加工等理論與技術(shù)的異軍突起,傳感器技術(shù),尤其是磁傳感器技術(shù)得到了飛速發(fā)展, 并逐漸成為信息化武器裝備最為依賴的技術(shù)之一。


  磁傳感是彈藥殺傷力的倍增器


  引信是彈藥的觸發(fā)點火裝置, 是彈藥智能化水平的重要體現(xiàn)。 磁引信是利用彈藥接近目標(biāo)時磁場的變化來捕捉目標(biāo)信息而控制點火時機的,因其對鐵磁性目標(biāo)具有天然探測優(yōu)勢而得到廣泛應(yīng)用,主要配備在各類反裝甲彈藥、魚雷、水雷等殺傷性武器上,用于對付坦克、艦艇等高價值目標(biāo)。


  近年來, 美國陸軍研究實驗室發(fā)布了對幾種常見軍事磁性目標(biāo)在不同距離上引起磁異常信號的研究結(jié)果。 一輛坦克在100米處引起的磁異信號有幾個nT,而在1000米處的磁異信號僅幾pT。所以,磁引信所采用磁傳感器的探測能力很大程度上決定了其對目標(biāo)的捕捉距離, 特別是裝有pT級磁傳感器的智能化磁引信,可大幅提升目標(biāo)捕獲距離,增加引信反應(yīng)時間,以實現(xiàn)對目標(biāo)要害部位的“點穴”打擊。例如,美軍的“陶” 式重型反坦克導(dǎo)彈上就裝有智能化磁引信,可通過磁場檢測坦克輪廓, 精確控制彈頭攻擊防御最為薄弱的頂部,極大地提高了對坦克的殺傷力。


  磁探測是反潛反水雷的有力手段


  當(dāng)前,亞太海洋戰(zhàn)略環(huán)境日趨惡劣,馬六甲海峽、巴士海峽、宮古海峽等戰(zhàn)略水道極易受到敵對勢力潛艇和水雷的封鎖, 因此急需加強反潛和反水雷力量的建設(shè)。目前反潛反水雷的技術(shù)手段主要有聲納、紅外以及磁異探測等,前兩者在近遠(yuǎn)海復(fù)雜水文條件下極易受到干擾,而磁異探測對此具有很強的抗干擾能力,F(xiàn)有的潛艇和水雷絕大部分采用鋼鐵材料建造, 會自發(fā)引起周圍地磁場分布狀態(tài)的改變, 高性能的磁傳感器可以靈敏地捕捉到這一變化,使其無所遁形。目前,反潛機、獵掃雷艦等裝備上都配備了基于高性能磁傳感器的磁異探測系統(tǒng),如美海軍最新的“海神”反潛巡邏機上裝備了AN/ASQ508磁異探測系統(tǒng),其最小可探測磁場約 為0.3pT/sqr(Hz)(@1Hz),探潛距離估計可達1200米以上,但整個系統(tǒng)的重量(27千克)和功耗(115瓦)較大,只適合大型平臺裝備?傮w上看,目前磁異探測系統(tǒng)與聲納相比在探測距離上仍有差距, 但有研究表明如果磁傳感器分辨力達到1fT/sqr(Hz)(@1Hz)水平,那么其對潛艇的探測距離將延伸至幾十千米,基本可與聲納相媲美,如此將完全打破傳統(tǒng)水下戰(zhàn)場的格局,使水下聲隱身技術(shù)的作用大為削弱。


  磁測量是航天器安全運行和應(yīng)用的重要保障


  現(xiàn)有航天器上普遍搭有磁載荷, 不僅可提供姿態(tài)控制所需的磁信息,而且還能同步監(jiān)測磁場,為空間環(huán)境預(yù)警提供關(guān)鍵參數(shù)。例如,美國國家航空航天局(NASA)的ACE衛(wèi)星上搭載的磁通門傳感器,其探頭重225克,電子系統(tǒng)重2.1千克,功耗2.4瓦,分辨力小于6pT(0-10Hz)。歐洲航天局(ESA)和NASA合作的Cluster衛(wèi)星組也攜帶了磁通門傳感器,其探頭重700克,電子系統(tǒng)重2.2千克,功耗2.1瓦,分辨力小于10pT/sqr(Hz)(@1Hz)。此外,我國的“神舟”系列飛船上也載有高性能的磁傳感器。正是這些磁傳感器向航天器提供了準(zhǔn)確的空間磁場信息,為其姿態(tài)控制和環(huán)境預(yù)報提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù),有效地保障了航天器在軌運行的安全。


  此外,地磁導(dǎo)航、戰(zhàn)場感知等領(lǐng)域?qū)Υ艂鞲衅骷夹g(shù)也有大量需求。 測量地磁信息可作為沒有衛(wèi)星導(dǎo)航信號時的重要補充; 在關(guān)鍵地域布撒磁傳感器節(jié)點,組成戰(zhàn)場感知網(wǎng)絡(luò),監(jiān)視敵方部隊的運動態(tài)勢,從而獲得戰(zhàn)場主動權(quán)。如今,磁傳感器技術(shù)在軍事上的用途正在被陸續(xù)開發(fā)和利用, 其價值不斷凸顯。


  但也必須意識到,隨著無人機、微納衛(wèi)星等小型化平臺的快速發(fā)展和大量應(yīng)用, 磁傳感器技術(shù)要更好地發(fā)揮其軍事價值,必須解決高性能、小型化、低功耗和低成本四大問題。


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