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成都科大勝英科技有限公司
中級(jí)會(huì)員 | 第6年

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激光光幕靶測速系統(tǒng)簡介

時(shí)間:2021/9/3閱讀:2860
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一、概述

   彈丸參數(shù)測試是靶場測試的一項(xiàng)主要內(nèi)容。其中,彈丸速度是衡量火炮系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)射擊效果的主要特征參數(shù),也是目前軍工企業(yè)在產(chǎn)品檢驗(yàn)中的主要的技術(shù)指標(biāo),在發(fā)射藥鑒定試驗(yàn)和穿甲試驗(yàn)中需要測量彈丸的初速和著速,有時(shí)確定彈道系數(shù)和彈形系數(shù)也與測速有著密切的關(guān)系。總之,各種類型的射擊器械都需要測量彈丸的速度。

目前,彈丸速度的測量主要采用2種方法:一種是測量彈丸飛過一段已知距離(S)的時(shí)間(t),由公式VS/t可求得已知距離的平均速度V,其主要測試儀器有網(wǎng)靶、線圈靶、天幕靶和光幕靶等;另一種速度測量方法是應(yīng)用多普勒雷達(dá)技術(shù)。

采用多普勒雷達(dá)有其技術(shù)上的先進(jìn)性,但是由于測量小反射面積的彈丸時(shí),誤差較大,國內(nèi)較少采用。

網(wǎng)靶、線圈靶成本低廉,但因其測量原理是彈丸擊斷導(dǎo)線或電路線引發(fā)電脈沖,所以測量過程引起的干擾很大,造成測量誤差增大;另外網(wǎng)靶、線圈靶的測量原理確定了其不能重復(fù)使用,重復(fù)測量的時(shí)間成本和維護(hù)成本都比較大。

而天幕靶和光幕靶以其精度較高,使用方便,可重復(fù)使用等優(yōu)勢,在彈丸測速市場占據(jù)較大份額。

 

由于天幕靶以天空背景光作為光源工作,在對(duì)亞音速彈測量時(shí),聲音超前彈丸到達(dá)光幕面,聲音壓縮空氣引起空氣折射率改變,使進(jìn)入天幕靶鏡頭的光能量改變,容易造成天幕靶誤觸發(fā),從而引起測量誤差的增大。

光幕靶是一種用于測試飛行彈丸速度的區(qū)截裝置,主要用在低伸彈道的彈丸初速測試中。它既可以用于測試金屬彈丸,又可以用于測試非金屬彈丸。由于采用了人工光源,不受自然條件的限制,再加上靈敏度和測試精度高,操作簡單等優(yōu)點(diǎn),在國內(nèi)大部分靶場得到了廣泛的應(yīng)用。

光幕靶測試中的主要干擾是沖擊波干擾,是由于彈丸發(fā)射時(shí)形成的沖擊波所致。對(duì)于超音速彈丸來說,并不會(huì)對(duì)測試結(jié)果產(chǎn)生影響,沖擊波以聲速傳播,彈丸先于波陣面之前到達(dá)靶面產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)。但對(duì)于低音速和近音速彈丸來說,彈丸的速度低于沖擊波的傳播速度,沖擊波的波陣面先于彈丸到達(dá)靶面產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào),如果將第一個(gè)觸發(fā)信號(hào)作為測試的最終觸發(fā)信號(hào),就會(huì)給測試帶來很大的誤差。在高精度的測試中需要解決這些干擾對(duì)測試產(chǎn)生的影響,以提高測試的準(zhǔn)確性和精度。

 目前國內(nèi)的光幕靶主要有三種形式:


1、中科院自動(dòng)化所提出的光柵及光電二極管陣列測試法,其示意圖見圖一。圖中1擋板,2為光源和光柵,3為光幕靶框架,4是光電二極管陣列,5為激光光束.

 

光幕靶介紹1.jpg


2、西安工業(yè)學(xué)院提出的光纖編碼立靶,其示意圖見圖二。將扇形天幕用光導(dǎo)纖維分成若干個(gè)小扇形,每組光纖的端面為一矩形 ,通過鏡頭成像 ,形成一個(gè)小扇形天幕。若干個(gè)矩形端面在鏡頭像面處排列成線陣 ,就構(gòu)成了具有較大角度的扇形天幕 。每組光纖的另一端與一個(gè)光電敏感面相接。這樣 ,彈丸過扇形不同區(qū)域時(shí) ,會(huì)有不同的光電管信號(hào)反應(yīng)出來,兩臺(tái)天幕靶正交布置 ,可將兩天幕的重迭視場分割成若干小塊 ,這樣就可判定彈丸穿越此平面時(shí)的坐標(biāo)。

 

光幕靶介紹2.jpg


3、激光二極管陣列和光電二極管陣列構(gòu)成的光幕靶。其示意圖見圖三。

圖中1為激光二極管陣列,3為光電管陣列,4是光幕靶框架,2為激光光束陣列。

當(dāng)彈丸穿越光幕靶時(shí),遮擋激光光束陣列從而在光敏管處產(chǎn)生脈沖信號(hào)。

光幕靶介紹3.jpg





在分析現(xiàn)有光幕靶測量速度的基礎(chǔ)上,成都科大勝英科技公司開發(fā)了性能*的激光光幕靶測速系統(tǒng)。


一個(gè)典型的1000X1000 mm2的光幕靶示意圖如下圖四:

圖四:光幕靶示意

 

光幕靶介紹4.jpg


系統(tǒng)的區(qū)別于其他公司現(xiàn)有產(chǎn)品的*之處:

1、采用*的技術(shù)形成連續(xù)的激光光源組成光幕墻,從而使光幕靶的空間分辨率與光源無關(guān),所以很容易使空間分辨率達(dá)到5mm以下,只須根據(jù)用戶需求設(shè)定即可;

2、運(yùn)用數(shù)字處理電路有效的解決了信號(hào)干擾問題;

3、采用特殊設(shè)計(jì)的計(jì)時(shí)電路,保證計(jì)時(shí)的精度,既能測單發(fā)的速度,也能測連發(fā)的速度

4、在很多套測速系統(tǒng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上, 完善地解決了初速的測試精度問題等;

5、在用戶需求較為嚴(yán)格的情況下,可以監(jiān)測每一只激光接收管的信號(hào),從而在光幕靶上形成間距最小為4mm的坐標(biāo)系統(tǒng),可以獲得非常詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),如彈片數(shù)量、彈著點(diǎn)、彈道等

 

光幕靶測試原理如圖五:

 




激光光幕靶由激光二極管陣列(光源)、光電接收陣列、光電信號(hào)預(yù)處理電路、計(jì)時(shí)及測速、上位微機(jī)處理軟件系統(tǒng)構(gòu)成。

 

二、技術(shù)指標(biāo):

1.適用彈種:  各種材質(zhì)彈丸

2.適用彈徑:  φ5——φ200 mm

3.最大射頻    <9000發(fā)/分鐘

4.最大連續(xù)測量數(shù)  10發(fā)(超過10發(fā),須連接微機(jī)讀取數(shù)據(jù))

5.光幕靶有效視場:  200 × X mm2 (可根據(jù)要求定做)

6.測速范圍:      10m/s——3000m/s

7.環(huán)境條件: -25 —— 65

相對(duì)濕度≤75%,風(fēng)速≤ 6 m/s

8.速度測量誤差: < 0.05 %

9.電源    220V AC,功耗 < 20W

 

三、具體實(shí)現(xiàn):

     成都科大勝英科技有限公司提供如圖5所示的兩對(duì)發(fā)射-接收盒(共計(jì)4個(gè)盒子),客戶根據(jù)自己場地、測量需求制作支架,將4個(gè)盒子安裝到支架上,聯(lián)好線纜,即可構(gòu)成一套完整的測速系統(tǒng)。


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