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成都科大勝英科技有限公司
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激光光幕靶測(cè)速系統(tǒng)簡(jiǎn)介

時(shí)間:2021/9/3閱讀:2798
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一、概述

   彈丸參數(shù)測(cè)試是靶場(chǎng)測(cè)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(cè)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(cè)速有著密切的關(guān)系。總之,各種類型的射擊器械都需要測(cè)量彈丸的速度。

目前,彈丸速度的測(cè)量主要采用2種方法:一種是測(cè)量彈丸飛過(guò)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(cè)試儀器有網(wǎng)靶、線圈靶、天幕靶和光幕靶等;另一種速度測(cè)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(cè)量小反射面積的彈丸時(shí),誤差較大,國(guó)內(nèi)較少采用。

網(wǎng)靶、線圈靶成本低廉,但因其測(cè)量原理是彈丸擊斷導(dǎo)線或電路線引發(fā)電脈沖,所以測(cè)量過(guò)程引起的干擾很大,造成測(cè)量誤差增大;另外網(wǎng)靶、線圈靶的測(cè)量原理確定了其不能重復(fù)使用,重復(fù)測(cè)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(shì),在彈丸測(cè)速市場(chǎng)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?gòu)棞y(cè)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(cè)量誤差的增大。

光幕靶是一種用于測(cè)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(cè)試中。它既可以用于測(cè)試金屬?gòu)椡?,又可以用于測(cè)試非金屬?gòu)椡?。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(cè)試精度高,操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),在國(guó)內(nèi)大部分靶場(chǎng)得到了廣泛的應(yīng)用。

光幕靶測(cè)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?gòu)椡鑱?lái)說(shuō),并不會(huì)對(duì)測(cè)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?gòu)椡鑱?lái)說(shuō),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(cè)試的最終觸發(fā)信號(hào),就會(huì)給測(cè)試帶來(lái)很大的誤差。在高精度的測(cè)試中需要解決這些干擾對(duì)測(cè)試產(chǎn)生的影響,以提高測(cè)試的準(zhǔn)確性和精度。

 目前國(guó)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(cè)試法,其示意圖見(jiàn)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(jiàn)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(guò)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(guò)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(lái),兩臺(tái)天幕靶正交布置 ,可將兩天幕的重迭視場(chǎng)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(jiàn)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(cè)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(cè)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(wú)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(wèn)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(cè)單發(fā)的速度,也能測(cè)連發(fā)的速度

4、在很多套測(cè)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(cè)試精度問(wèn)題等;

5、在用戶需求較為嚴(yán)格的情況下,可以監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量數(shù)  10發(fā)(超過(guò)10發(fā),須連接微機(jī)讀取數(shù)據(jù))

5.光幕靶有效視場(chǎng):  200 × X mm2 (可根據(jù)要求定做)

6.測(cè)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(cè)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(chǎng)地、測(cè)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(cè)速系統(tǒng)。


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