靶場光電測試技術(shù)

1、——西安工業(yè)大學(xué) 光電工程學(xué)院,兵器靶場光電測試技術(shù),1 緒論,本節(jié)講述主要內(nèi)容：彈丸速度測量方法。1 網(wǎng)靶2 箔靶3 線圈靶4 雷達(dá)5 天幕靶原理、組成、光機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。,1.2 彈道學(xué)基本知識(shí),膛亞測量,初速 測量,飛行姿態(tài),立靶坐標(biāo)測量,落點(diǎn)測量,槍管壁溫的測量,跳角測量,2 彈丸速度測試技術(shù),物體速度測量特殊性：沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的速度值可供參考。,2.1 測速技術(shù)概述,常用測速方

2、法：,,線圈靶,光幕靶,天幕靶,聲 靶,網(wǎng) 靶,錫箔靶,多普勒雷達(dá)測速,,,接觸型測量裝置,非接觸型測量裝置：不干擾彈丸飛行，可以重復(fù)使用，測速效率高，可以測量攜帶真實(shí)引信的彈丸。,2.2 網(wǎng)靶,,,測量原理：靶面由金屬絲纏繞而成，彈丸撞擊靶面金屬絲斷裂 給出測時(shí)儀啟動(dòng)和停止信號(hào)。優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，只有當(dāng)彈丸穿越靶面時(shí)靶才有信號(hào)輸出。缺點(diǎn)：每測量一發(fā)必須重新將打斷的線接好，費(fèi)

3、時(shí)費(fèi)力。 測量精度不高。,2.2 錫箔靶,,,測量原理：靶面由兩張錫箔紙中間夾雜絕緣材料制成，彈丸穿過靶面 時(shí)，導(dǎo)通兩張錫箔紙，給出測時(shí)儀啟動(dòng)和停止信號(hào)。優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)較為穩(wěn)定可靠，只有當(dāng)彈丸穿越靶面時(shí)靶才有信號(hào)輸出。 在不重孔的情況下可以重復(fù)使用多次。缺點(diǎn)：彈丸不能攜帶真實(shí)的引信，測量精度一般。,2.2 聲靶,,,測量原理：依靠彈丸激波對其速度進(jìn)行測

4、量。優(yōu)點(diǎn)：不受天空亮暗的影響。缺點(diǎn)：對場地要求較高，容易受風(fēng)等因素的影響，測量誤差大，只能測量速度大于聲速的彈丸。,2.2 線圈靶,,,測量原理：螺線管線圈感受由于彈丸運(yùn)動(dòng)引起的磁場變化而產(chǎn)生電信號(hào)。優(yōu)點(diǎn)：彈丸不與測量裝置發(fā)生接觸。缺點(diǎn)：一般彈丸需要磁化，比較麻煩。線圈一般不容易做大，經(jīng)常有彈丸 打壞線圈。,,電磁感應(yīng)定律：線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢等于線圈中的磁通量隨時(shí)間的變化率。,,,,,,,,磁通量,磁

5、感應(yīng)強(qiáng)度,磁導(dǎo)率,感應(yīng)電動(dòng)勢,磁場強(qiáng)度,線圈靶結(jié)構(gòu)圖,線圈靶結(jié)構(gòu)示意圖1 接線柱 2 屏蔽蓋 3 線圈框 4 感應(yīng)線包 5勵(lì)磁線包,,2.2 雷達(dá)測速原理,,,,,2.2 天幕靶原理,天幕靶測速系統(tǒng)組成框圖,,,天幕靶的優(yōu)點(diǎn)：靶面大，探測距離遠(yuǎn);能連續(xù)重復(fù)工作；不需要人工光源;對于仰角射擊的測速具有很大的優(yōu)越性 。,2.2 天幕靶組成,鏡頭狹縫光電探測器件信號(hào)處理電路調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu),2.2 光機(jī)結(jié)構(gòu),,,2.2 天幕的形

6、成,圖1 天幕靶狹縫光闌,圖2 天幕形成原理圖,狹縫和天幕靶,2.2光電探測器件,,線陣CCD器件：普通器件頻響、靈敏度不夠；高頻響、高靈敏度器件價(jià)格昂貴。,光電二極管：面積小.,光電管：感光面積大，頻響高，靈敏度高。,常用光電轉(zhuǎn)換器件,天幕靶電路組成,2.2 彈尖觸發(fā),,,彈尖觸發(fā)方式示意圖,2.2 彈尾觸發(fā),,,彈尾觸發(fā)方式示意圖,天幕靶主視圖和俯視圖,2.2 天幕靶性能參數(shù)及其意義,視場角：單位“度” ，探測天幕的角度。（JY

7、J-90型24度）... 靈敏度：單位”倍彈徑”，指天幕靶能夠探測彈丸的最高距離除以彈丸的直徑。（JYJ－90型：300～800倍彈徑）…測速精度：測得速度值與真實(shí)值之間的最大誤差。（0.1％）,測速儀器—GD-79型天幕靶,【簡介】我國最早的測速天幕靶，79年研制，至今有些單位仍在使用。但大多電路已經(jīng)老化，且原電路不具有抗蚊蟲干擾等功能。,JYJ-90型天幕靶,【用途】 該靶是為兵器行業(yè)所屬各測速校驗(yàn)站而研制的測速校驗(yàn)儀器，因此

8、也稱為校驗(yàn)級(jí)水平天幕靶。可以作為測速靶檢驗(yàn)級(jí)儀器，也可以用于多種槍炮彈速的精確測量。,一體化仰角水平天幕靶,【用途】主要用于測試發(fā)射仰角大于10º的各種武器彈丸的初始速度。,英國AVL公司460型天幕靶,特點(diǎn)：防雨防水；水平射擊和仰角射擊兩用；,2.2 天幕靶的改進(jìn)和發(fā)展,1 大的探測視場角2 高的探測靈敏度3 高的時(shí)間測量精度4 布靶方便性設(shè)計(jì)5 天幕靶防水設(shè)計(jì),1 大的探測視場角,1 大的探測視場角,反射鏡原理

9、…透鏡組…光錐原理…光纖匯聚…鏡頭拼接…,大靶面天幕的形成,,,XGK-04型廣角天幕靶,【用途】平伸彈道末端彈丸速度的測試及散布范圍大的彈丸的測試,比常規(guī)天幕靶視場大。,2 高的探測靈敏度,合理選取天幕靶鏡頭。… 合理設(shè)計(jì)天幕靶狹縫光闌的寬度。 …合理選取光電轉(zhuǎn)換器件。 …高信噪比信號(hào)放大電路設(shè)計(jì)。 …,3 高的時(shí)間測量精度,采用軟件的方法計(jì)算彈丸飛行時(shí)間。,,,,4 布靶方便性設(shè)計(jì),增加水泡增加激光瞄準(zhǔn)底座改進(jìn),加

10、干燥劑加墊圈密封,5 天幕靶防水設(shè)計(jì),合理的設(shè)計(jì)---襯墊壓縮量為25%,不合理的設(shè)計(jì)---襯墊過容,不合理的設(shè)計(jì)---襯墊的壓縮量＞25 %,1.1導(dǎo)電密封襯墊安裝槽的設(shè)計(jì)（三）,(3) 安裝槽槽深的設(shè)計(jì)： 安裝槽槽深的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵： ——決定了導(dǎo)電密封襯墊的壓縮量 ——決定了襯墊的外形通常O型圈和D型圈的壓縮量應(yīng)控制在18 ~ 25%，不要超過30%。,1.1導(dǎo)電密封襯墊安裝槽的設(shè)計(jì)（四）,(4) 安

11、裝槽槽深的設(shè)計(jì)實(shí)例： 以O(shè)型圈為例，當(dāng)槽深為H： H =導(dǎo)電密封襯墊直徑（高度）×（1-襯墊的壓縮率%） 簡化成： H = O型圈直徑×0.75 如：φ2的O型圈：其槽深通常為： 1.5mm； 壓縮量為18%時(shí)，槽深為：1.6mm。,1.1導(dǎo)電密封襯墊安裝槽的設(shè)計(jì)（五）,(5) 安裝槽槽寬的設(shè)計(jì)：當(dāng)槽深確定后，槽寬W是H的函數(shù)：

12、 槽寬W= O型圈截面積÷H（槽深）×（110%~120%）通常結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師非常關(guān)注槽寬，取較小的槽寬來減小設(shè)備的壁厚，從而減輕設(shè)備重量。但槽寬的設(shè)計(jì)必須考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，以防止襯墊的“過容”；槽寬的設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮加工的公差配合情況。,1.1導(dǎo)電密封襯墊安裝槽的設(shè)計(jì)（六）,安裝槽的設(shè)計(jì)實(shí)例（以O(shè)型圈為例）：,2 彈丸立靶坐標(biāo)測量,靶板法（紙靶、網(wǎng)靶）四光幕交匯測量法/六光幕交匯測量方法CCD測量方法聲靶測量方法,

13、紙靶法,網(wǎng)靶,四光幕交匯測量方法,四光幕交匯測量方法,,,,,,四光幕交匯立靶存在問題1——速度誤差,,四光幕交匯立靶存在問題2——坐標(biāo)測量誤差,,,六光幕立靶光幕形成,圖3 N形狹縫光闌板,圖4 N形縫光闌板在空中形成的光幕,,,測量公式,（1）彈道傾角,（2）彈道偏角,（3）速度測量,（4）坐標(biāo)測量,XGK-05型天幕立靶,【用途】天幕立靶是終點(diǎn)彈道理想的測試儀器。一次射擊得到：速度、著靶位置、彈道傾角(俯仰角和方位角)。,謝