侵彻计层是侵彻类武器打击高价值多层硬目标的关键技术,通过传感器获取弹丸侵彻目标过程的过载信号,经过控制装置的处理,得到弹丸的穿层数量,并根据预定起爆条件,控制弹丸在预定层数起爆。随着高速、超高速大长径比侵彻弹药技术的发展,在该类弹药侵彻过程中,弹体应力波信号将侵彻过载包络完全淹没,造成层间信号粘连。国内外学者针对粘连信号开展了相应的算法以及结构研究,但由于打击目标具有多样性、随机性,相关参数无法自适应设置,造成高速大长径比弹药实时计层能力不足。针对以上问题,本文开展了基于电容检测的抗高冲击计层传感器研究。首先,分析了弹体侵彻硬目标的力学特性,通过LS-DYNA建立了多层侵彻力学模型,得出了大长径比弹丸侵彻过程中关键受力参量;其次,研究了变极距电容传感器测量原理,提出了基于平板电容的侵彻传感器设计方案,建立了其结构的动态力学模型,验证了平板电容结构的可行性;再次,提出了基于FPGA的侵彻传感系统硬件设计方案,设计了双电容接口匹配电路、调理电路,ADC电路、FPGA电路和存储电路等,并在设计相应PCB基础上进行了实验验证;最后,探究了一种基于小波模极大值与高阶统计量的联合侵彻计层算法并进行了仿真验证。通过半实物仿真实验,表明本文研制的平板电容传感器具有抗高过载、高频响、强阻尼的优点,能够有效解决消除层间信号粘连问题。在超高速、大长径比侵彻弹丸实时计层方面具有一定的工程应用价值。