|7.2 声—电复合浓度检测方案设计|
动态云雾浓度检测系统最终应具备满足如下条件。
满足引信集成需求：主要表现为体积小、功耗低、抗过载能力强；
检测精度高：要求检测精度不低于20%；
检测速度快：要求单次检测时间不大于5ms；
测试范围大：要求能够对1～1000g/m3浓度范围内的云雾进行检测；
响应速度快；全向检测能力。
为了设计能够满足上述技术需求的最佳检测方法组合，建立基于检测特性加权的基础检测方法组合效果评估体系如下：
（1）检测方法性能量化。量化规则如下：对单一检测方法的8项测试性能进行量化评估，每项性能可能的得分为0分、0.5分或1分，分数越高表明该项性能越明显。根据上述量化规则，对常见浓度检测方法进行量化，结果如表7-1所示。
（2）技术需求权重分配。根据云爆弹弹载测试条件下各项技术需求的重要性和可补偿性，为各项技术需求进行权重分配，如表7-2所示。
表7-1 常见浓度检测方法性能量化表
如表7-2所示，抗过载能力具有最大权重，因为这项技术特征无法由其他测试方法进行补偿；基于相同的原因赋予检测范围次大的权重；测试精度和测试速度可以通过软件优化和适度增加计算资源的方法解决，因此权重较小；系统体积和系统功耗是负权重特征，表示体积和功耗越大则越不利于实现复合检测。
表7-2 技术需求权重分配表
通过前述声场法和电场法测试机理以及计算模型的分析研究可知，声场法检测浓度时需要考虑环境温度对于空气中声速的影响，电场法检测浓度时也需要环境湿度等信息进行初始计算参数的修正，因此需要在复合系统中加入“环境补偿”环节，提供测试开始时刻的环境信息，进行参数补偿（由于抛撒过程时间较短，认为上述环境信息在测试过程中保持不变）。根据上述分析和补充，最终形成声—电复合检测系统方案，系统原理如图7-1所示。
如图7-2所示，声—电复合动态燃料浓度检测方案分为四层结构。
（1）声场传感器、电场传感器和环境传感器形成感知层，直接对燃料云雾场中声、电及环境场特性参数进行感知并转换为检测信号。
图7-2 声—电复合动态云雾浓度检测方案
（2）信号驱动电路和信号处理电路构成信号层，前者提供传感器驱动信号和能量，后者对云雾场中声波和电场特征信号进行放大滤波和其他预处理。
（3）数据层将原始信号转化为数字信号，并根据相应的算法进行浓度解算和数据融合。
（4）结构层包含电源、存储和通信单元，为声—电复合动态云雾浓度检测提供必需的硬件结构支持。