陣列式激光靶測速系統設計及影響因素分析

彈丸飛行速度是彈丸的一個重要參數,它是衡量火炮特性、炮口初速度和彈道特性的一個重要指標。光幕靶是測試彈丸飛行速度的方法之一。

本公司設計的光幕靶滿足現有靶場使用的激光光幕靶測速系統,并研究其在測試過程中的因素。 本文通過分析光幕靶的工作原理,提出了陣列式激光靶的設計方案,該方案以點狀陣列激光為發射光源,兩列光敏二極管作為接收器,同時實現兩路信號的接收;通過分析現有光幕靶中光電轉換電路中各接收器件互相影響的問題,設計了光電轉換電路和信號處理電路;針對常規光幕靶易受干擾的問題,提出了脈寬閾值設置和脈寬匹配相結合的方法,設計了基于CPLD的抗干擾模塊;設計了計時顯示電路,測量和顯示精度可達0.1us。

分析了負載電阻、光照距離、光照角度、發射角等因素的對單個器件接收信號(負載電壓)的影響;根據彈丸過靶時遮擋激光光束的變化情況,建立了相應的數學模型,并以此得到了不同壓差下計時的相對誤差,分析了光幕均勻性對整個測速系統的影響。

通過現場實驗考核了本論文所設計系統的準確性和可靠性,并與線圈靶、天幕靶的結果比較。實驗結果表明,該系統具有穩定性好、可靠性強、測試精度高等特點。