基于大靶面光幕靶30mm口径弹丸速度测试技术

针对室内外全天候条件下用光幕靶测试大口径弹丸速度的需求,本文研究了一种新型大靶面光幕靶.采用红外发光二极管阵列作为发光光源,红外光电二极管线阵列组成接收装置,铝合金型材作为结构支撑架,构建的光幕靶探测区域面积最大可以到3m×1m,探测敏感面长度为1m,且该长度可以任意扩展.文中给出了大靶面光幕靶的光幕结构以及电路的详细设计.用12.7mm,14.5mm以及30mm弹丸进行了实弹试验验证,结果表明:设计的光幕靶能抗炮口火光的干扰,对无曳光或曳光较弱的的弹丸能可靠的工作.对曳光较强的弹丸尚无法测试,文中对该问题进行了分析,提出下一步工作思路.     

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．     

光幕靶测量破片群初速的方法

针对计算战斗部杀伤概率和引战配合参数,提出一种六幕光幕靶对战斗部破片群初速进行测量的方法.给出了六幕光幕靶的测量原理.可以通过测量多个破片的飞行速度与飞行姿态角,推导出速度衰减系数.采用多台六幕光幕靶圆形放置,同时参与测试,再根据破片速度衰减公式确定破片群的初速.同时对沿战斗部轴向的破片初速进行了探讨,用其初速分布更准确地表示战斗部的初速分布,讨论了误差影响因素.     

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．     

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.     

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.     

基于大面积激光光幕的弹丸速度测试技术研究

针对弹道散布范围大或被测飞行物体尺寸大的测速场合,介绍了一种实现大面积有效靶区激光光幕速度测量的方法.采用圆弧柱面反射镜及置于其两共轭点上的半导体激光二极管和大面积光敏器件形成大面积有效光幕区.当高速飞行物体穿越激光光幕时,光通量的变化被转变为电信号并采集到计算机进行数据处理.文中对圆弧柱面反射镜所引起的像差及有效光幕区内的光功率密度的分布进行了建模分析;利用有效光幕区为900 mm×900 mm及500 mm×500 mm的系统分别对5.6 mm弹丸穿越动物及某大口径弹丸的速度进行了测试,并给出了试验波形及测试数据.试验表明,该测速系统具有有效光幕区面积大、灵敏度高、响应速度快、工作可靠的优点.     

一种光幕测速信号的图像处理技术

在光幕靶精密测速系统中,提出了一种基于图像处理算法的信号处理技术,消除随机噪声对光电探测信号的干扰,从而可以精确荻取物体通过前后两光幕靶的间隔时间.该技术将间隔时间的计算转换为图像中目标物体尾部位置的计算.首先去除孤立点、毛刺等图像缺陷,得到只有一个连通区的图像,再用图像面积除以平均宽度计算物体的长度,求出对应的尾部位置.从前后光幕图像的尾部位置分别得到了物体通过前后两光幕靶的准确时间,两者相减最终得到间隔时间.实验表明系统采用该处理技术能够精确荻取间隔时间,实测的速度数据稳定、有效,测量精度可以达到0.05%.     

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.     

大面积平行光幕弹着点测试系统

研究了基于平行激光幕大面积弹着点坐标测试方法.以半导体激光线发生器为光源,用长焦距消球差的柱面菲涅耳透镜形成平行激光幕单元,通过多个平行激光幕单元的无缝拼接可形成大面积靶面.由于平行激光幕单元内沿宽度方向通量密度呈高斯分布,一定直径的弹丸通过光幕的不同横向位置时探测器获取信号不同,因此可根据信号的幅值来细分平行激光幕单元宽度范围内弹着点的位置.通过口径为7.62mm的实弹射击试验验证了细分方法的可行性.结果表明了该系统有足够的灵敏度能获取小目标的过靶信号;在10 m长靶面的试验系统中测量坐标值与弹孔测量坐标值差值的标准差为5.16 mm.     

基于声阵列的飞机地面声爆测试技术

开展超声速飞机飞行条件下的地面声爆测试是声爆问题研究的重要技术手段。针对大范围、高精度地面声爆的测试问题,提出了采用声阵列进行地面声爆测试的飞行试验技术方案,并开展了试验验证。根据声爆在真实大气中的传播特性,以声阵列为核心设计地面声爆测试方案和分布式测试系统,提出基于航迹切入程序进行飞行动作设计的方法,形成声爆-飞行状态-飞行航迹-地面至空中气象条件的综合方案。采用该飞行试验技术方案对某型歼击机的地面声爆进行了实测,结果表明该方案合理可行,能可靠地进行不同飞行条件下的地面大范围声爆测量及其相关参数测量,基于系综平均法设计的声阵列可提升稳定飞行状态的声爆测量精度,三种声爆测量传声器布置方案能够用于评估地面对声爆传播的影响。     

水中弹道测试的数据处理技术

水中高速运动弹丸的测试不同于空气中测试,由于水中运动的弹丸的速度降很大,而且是非线性的,因此常规的区截靶测试和光电测试等方法都无法准确测试弹丸的运动轨迹及速度、加速度和转速等参数．但由于水中弹道及运动规律、水中弹丸受力和阻力系数的测量又迫切要求知道弹丸的精确运动规律,因此需要研究水中弹道参数的精确测试技术．本文介绍了一种数据处理方法,使用高速摄像测量技术和图像处理方法,利用样条拟合方法,可在亚像素精度上确定弹丸的位置等参数．该方法可以有效地解决水中弹道数据的测量问题．     

基于DMD的并行共焦图像处理方法研究

在并行共焦测量中,用于构造点光源阵列的光分束器件普遍存在参数固化、对不同测量对象适应性较差的缺点。将数字微镜器件（DMD）作为光分束器件应用于并行共焦测量,可以控制DMD构造柔性化点光源阵列,应对不同的测量场合。推导了DMD的空间光调制模型,规避了“泰伯效应”对并行共焦测量的影响,设计了可抑制光点横向漂移的远心光路,构建了基于DMD的并行共焦测量装置,对比了两种不同的并行共焦图像处理方法。实验结果表明,在没有设置高数值孔径物镜组的情况下,测量装置的纵向分辨率受到一定影响,但所设计的图像处理程序能够快速、准确地获取被测物面的形貌特征。     

基于显微光学成像的微细纤维测量识别系统光源优化研究

显微光学成像的纤维识别系统的照明光源,对成像质量有很大影响。由于单个LED光源发光功率有限,且在照射面的光分布不均,导致系统采集到的微纳米级纤维(单丝平均直径15～40μm)图像模糊,影响测量与识别结果的准确性。根据LED的光学特性,对系统的照明光源进行优化设计,设计了3种不同的LED平面光源阵列,并根据LED阵列光源在照射面上的照度表达式,仿真模拟给出LED阵列的照度分布,并以实验进行验证,对系统实际检测的图像进行图像识别处理和图像参数峰值信噪比评价,给出优化结果。研究结果表明,优化后的LED平面光源阵列有效地解决了照度不均导致的微细纤维图像模糊识别不清的问题,优化后得到的纤维样品图像边缘清晰,有效提高了系统检测纤维样品的图像质量,为微细纤维测量识别与研究提供了新的途径。     

基于误差反馈的LED阵列近场光强检测

发光二极管(LED)在机场、铁路等领域作为信号光源,通常采用多个LED组成阵列的方式。传统方法为拆卸后送入实验室中进行检测,此时无法获得光源在工作现场的状态且使得整个检测周期较长,针对上述问题提出一种基于照度误差的方法。在现场的近场区域内移动照度探头采集照度数据;再对各LED预设光强分布,计算此光强分布下在各测量点形成的照度与利用照度探头实际测量得到的照度的误差并根据此误差来更新设置的光强值,多次迭代至误差足够小;最后将此时计算得到的每个LED的近似光强分布进行叠加用于计算整个LED阵列的光强分布。通过该方法可以在现场快速准确检测灯具光强分布的同时,保障整个检测系统的设计能够便携。通过实验验证,所提方法在不同情况下能够完成光强检测,匹配度达到93%以上。     

Measurement of light wavelength based on nanostructured ordered pore arrays

A new method of light wavelength measurement is presented based on the nanostructured ordered pore arrays with multi-domains and centimeter square size formed by solution dipping-colloidal monolayer. Because of periodicity of the ordered pore arrays, perpendicular incidence of a parallel beam light on the array will lead to the diffraction spots or ring, depending on relative sizes of the beam and the domain in the arrays. The diffraction angle corresponds to wavelength of the incident light. On this basis, one can measure the wavelength of an incident light in transmission mode using such nanostructured ordered pore arrays, which is different from the conventional one fabricated from Michelson interference principle. Both the resolution and measurement precision can reach < 1 nm in such a simple method. Comparatively, this new measurement setup is simple in structure, low in cost, convenient in measurement, and especially, small in size. It could be used for online demarcation and real-time measurement of light wavelength in such as, mine operation, seabed exploration, and even space exploration due to its miniature.