基于大靶面光幕靶的两类六光幕阵列测量原理

弹丸着靶坐标和飞行速度以及飞行方向角是外弹道测试中必测参数,本文针对四幕光幕靶和双光幕测速系统的不足,采用六个大靶面光幕靶,构造出了两类六光幕阵列结构.由作者首次提出的六幕光幕靶是文中所提基本结构的变形.所提六光幕阵列能同时完成着靶坐标、速度和速度方向三类参数的同时测试,是一类六光幕阵列的基本机构,其他结构可以通过光幕面的旋转平移得到.文中给出了两种六光幕阵列测量公式的详细推导.提出的六光幕阵列也可以用作自动报靶系统中的传感器.     

弹丸着靶坐标测试系统的原理与信号处理电路

分析了4光幕交汇测试弹丸着靶坐标的原理．4个光幕分别由4个大面积光幕靶产生．大面积光幕靶的光源采用发光二极管阵列．接收部分采用PIN红外光电二极管阵列．设计的大面积光幕靶发射部分与接收部分的有效作用距离最大可以达到3m．文中给出了详细的信号处理电路．设计的测试系统用5种轻武器枪弹实弹射击，测试结果与纸靶相比较，其测量误差满足目前枪弹产品检验试验的要求．     

大靶面光幕靶中发光二极管阵列线光源的设计

采用发光二极管阵列构造线了一种大尺度线光源．文中分析了发光二极管阵列光源能量在空间上的分布,用光照度计实测能量分布数据．以二维坐标给出了能量平面分布图．设计的线光源满足大靶面弹丸测速光幕靶的要求,文中给出了在光幕靶接收器件处阵列线光源光能量的计算公式．实验验证了分析的正确性．     

激光光幕靶测速系统设计

针对室内外全天候条件下高精度测量弹丸速度的需求,设计了一种新型激光光幕靶.该激光光幕靶采用线性排列的红外激光管阵列作为发光光源,两列平行排布的红外光敏二极管作为接收器件,形成具有两个光幕的双光幕光幕靶.采用主动式光源,该测速系统测试效率高、精度高且不受天气影响,一次测量系统的CPLD数字逻辑电路可计算得到弹丸的两个飞行时间,便于互相比较和对照.野外实弹试验表明,该测速系统灵敏度高,工作稳定可靠,测试数据准确.     

光幕靶光能分布研究及改善

光幕靶靶面光能分布的均匀性是影响弹丸测速精度的一个重要因素.以单个发光二极管为基础,近似处理后,进行数学建模分析,用代数叠加法推导出整个靶面光能分布公式,从而可得出靶面内任意点的光能量大小.当弹丸穿过靶面内任意一点时,都会遮挡一定的光能量引起接收端光通量的变化.过靶位置的光能量大小和接收端光通量变化大小成正比关系,从而导出靶面内不同位置和接收灵敏度的对应关系.对光幕靶进行一些改进以获得更均匀的光幕,提高弹丸测速精度.实验结果验证了理论的正确性和光幕靶改进的有效性.     

室内大靶面光电立靶技术研究

针对目前已应用的测量弹着点坐标的光电靶存在靶面小、不适用于大弹径弹丸测量的问题。采用平行点激光光束形成10m×10m的大靶面光栅光幕立靶,以FPGA构成数据采集系统,通过计算机上位机坐标识别软件,得到弹着点坐标,并提出了提高大靶面系统灵敏度和测量准确度的措施。室内靶场实弹测量实验结果表明,该方案满足室内测量弹着点坐标的测量准确度。     

高原环境下天幕靶探测电路设计

针对现有天幕靶在高原环境下天空背景主要为蓝光引起的探测灵敏度急剧下降的问题,提出了双光幕探测方案,设计了过幕信号增强电路和程控放大控制电路.采用两套独立的光电转换模块在空间形成重合的探测光幕.当弹丸穿过重合光幕时,两套模块各自独立输出弹丸过靶信号,经信号增强电路进行处理后,提高信噪比、输出有效的弹丸过幕信号.设计的电路经在双镜头天幕靶上使用验证,电路工作可靠,提高了天幕靶的探测灵敏度.     

基于六天幕靶弹丸弹道末端飞行速度的测试

在弹道末端,由于弹道降与弹丸散布的存在,用雷达和天幕靶测速装置测试弹丸飞行速度误差很大.本文提出一种由六天幕组成的天幕阵列与信号处理装置配合的测试系统,测试弹道末端弹丸的速度.该方法采用两台特殊的三天幕靶和信号处理装置组成测速系统,信号处理装置记录弹丸飞过六天幕的时刻,依据六天幕的几何结构参数和弹丸穿过六天幕的时间值,计算出弹丸的飞行速度和速度飞行的方向角.测得的结果为弹丸飞行方向上的速度值.该方法与雷达和常规天幕靶测速系统相比,测量精度较高.     

镜头式光幕靶可编程信号处理电路设计

针对小尺寸高速飞行目标速度快、散布范围大的特点,在现有光幕测试技术基础上,研究高灵敏度、大面积探测光幕镜头式光幕靶的工作原理,设计了一种可监测镜头式光幕靶噪声且具有程控滤波功能、程控放大功能以及阈值电压可调控的信号处理电路.采用气枪弹进行实弹测试验证.试验结果表明:所设计的信号处理电路在镜头式光幕靶中的应用是可行的.     

基于光幕靶的亚音速弹和预制破片速度测量算法

针对亚音速弹和预制破片的速度测量,本文基于光幕靶和数据采集卡组成的弹丸测速系统,研究了一种弹形信号识别算法和测量结果处理算法.对亚音速弹,算法依据分拣电平和信号时间宽度大小,能很好地识别出弹形信号和冲击波信号;对预制破片,算法依据过靶信号脉冲宽度与两靶输出信号的时间间隔,识别出预制破片的过靶信号.通过对弹形信号的相关分析处理,即得到弹丸穿过两个光幕的精确飞行时间,进而确定出弹丸速度.经实弹射击验证,算法准确有效,满足靶场测试要求.