光幕靶探测光幕光能及性能研究

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光幕靶测速系统的优势

光幕靶测速系统的优势李晋利摘要:光幕靶是速度测试中常用的区截装置，因其操作简便、测量精度高、稳定可靠等优点，但在大口径弹丸测速上由于强烈的冲击波和振动造成严重的光切割，使得光幕靶未能得到有效的使用。

本文主要就如何排除这些干扰因素，使光幕靶适用于大口径弹丸内弹道初速测速进行了分析，提出了光幕靶应用于大口径弹丸测速的方法，论述了光幕靶测速系统的优势。

主题词：光幕靶、振动、光栅、光幕、计算机、采集板光幕靶是一种以光电转换技术为核心的探测弹丸到达空间指定位置时刻的仪器，两台光幕靶与一台测时仪器配合，用来测试弹丸的飞行速度，光幕靶由于采用光电转换原理，属于非接触测量，测量精度优于其他原理的测量仪器，国内最早出现的光幕靶是在２０世纪８０年代，经过三十多年的发展，光幕靶已逐步替代钢板靶、网靶以及线圈靶实现弹丸速度的测量，尤其是小口径弹测试中得到了很好的应用，但在大口径弹、亚音速弹的应用上还存在障碍。

一、区截法测速原理内弹道测速方法一般采用的是平均法测速，而平均法最典型又是区截法测速，它是在发射管前方设置两个测速靶，配合相应的测时仪器进行速度测试。

弹丸发射时，当弹丸经过第一个靶时产生一个信号，该信号传输给测时仪器，测时仪器开始计时，当弹丸经过第二个靶时，产生第二个信号，该信号传输给测时仪器，测时仪器停止计时。

根据弹丸经过两靶的时间和两靶之间的距离，用距离除以时间就是弹丸经过两靶的平均速度二、区截装置的分类当前内弹道测速主要使用的区截装置有：钢板靶、网靶、箔靶、线圈靶、天幕靶、光幕靶等等，各有各的特点。

钢板靶是一块钢板上面装有两个惯性断路器，弹丸打到钢板上钢板摆动，惯性断路器断开，状态改变，它只能使用在小口径弹上；网靶是一个靶框上面绕有镀银铜丝，当弹丸经过时打断铜丝，铜丝由导通变为断开，状态改变，缺点是靶的松紧度带来隐形靶距误差，不能使用真引信，需人工缠绕靶线；箔靶是一个中间是绝缘纸两面是铝箔的铝箔纸，当金属弹丸穿过靶纸后靠弹丸的金属部分接通了两面铝箔，铝箔由断开状态变为导通状态，状态改变，缺点也是不能使用真引信，另外当弹丸接触它时，发生使铝箔和绝缘层受力、拉伸和破裂过程，存在着靶距误差，所以箔靶只能用于小口径弹丸；线圈靶是一个绕有漆包线的线圈，当带磁性的弹丸经过线圈时会产生感生电流，以此作为特征信号计算速度，缺点是只能用于可磁化弹丸；天幕靶是带有镜头和狭缝的光电管，接受自然光，当其视场内有弹丸经过时，光电管上电流发生变化，以其变化作为特征信号计算速度，缺点是受外界光线影响明显；光幕靶与天幕靶类似只是将自然光改为人工光源，可避免受制于外界光线。

光电靶的工作原理及应用

第17卷　第1期西　安　工　业　学　院　学　报 Vol.17　No.1 1997年3月 JOURNAL OF XIπAN INSTITU TE OF TECHNOLO GY Mar.1997光电靶的工作原理及应用Ξ倪晋平　王铁岭(西安工业学院光电测试技术研究所　西安市,710032　倪晋平,男,31岁,工程师)【摘　要】　首先论述了光电立靶的工作原理,随后对各种光电靶所适用的测试项目做了介绍.【关键词】　光幕靶　天幕靶　立靶　弹丸测试【中图号】　TN16:TN29The principle and application of screensN i Ji npi ng　W ang Tieli ngAbstract　This paper presents the principle of every sreen firstly,and then introduces projectile measurement and screens.K ey w ords　screens　skyscreens　optical scoring system　projectile measurement低伸弹道测量是常规靶场武器系统试验鉴定以及产品校验和射表编拟的重要环节1测量的主要参数有:弹丸速度、飞行姿态、立靶密集度、跳角、飞行时间和气象参数等1速度测试包括枪(炮)的初速和着靶速度两个参数1立靶密集度是多组射弹对一定靶距的立靶进行射击时,弹着点相对平均弹着点密集或离散的程度1速度和立靶密集度是衡量武器系统对目标射击效果的主要特征参数,也是目前枪、药、弹的生产厂家在产品检验中主要测量的技术指标1在对弹丸速度的测试中,传统的接触式测量方法已逐渐被非接触式测量方法所替代1光电靶因具备操作简便、容易标定、可以测试各种材质及各种口径弹丸的特点,因而日益受到测速领域的重视1在对弹丸着靶坐标的测试中,较常用的方法是用胶合板(或沙网)做成一个正方形的平面,射击完毕后,直接用尺子在这个平面上测量弹丸的坐标1这种方法,不但费时费力,而且无法测试连发状态1光电立靶则不但可以测试单管炮的连发状态,还可以测试多管炮的齐射连发状态,并能区分管序和弹序,实时给出测试结果11　光电靶的基本原理光电靶由光学系统、光敏元件、处理电路及机械结构四部分组成1图1是光电靶的光学原理图(不包括光幕靶)1按测试的参数可将光电靶分为光电测速靶和光电立靶1在光电测速靶中,按光源又可分Ξ1996206210收稿图1　光电靶作用原理图为使用自然光源的天幕靶和使用人工光源的光幕靶1天幕靶按测试方式可分为水平天幕靶、仰角天幕靶,按天幕靶的光学系统视场大小可分为普通靶和广角天幕靶1无论是哪一种光电靶,其基本工作原理都相同,下面以天幕靶为例,简述其工作原理1在图1所示结构中,物镜下有一狭缝,作为光阑,它使光学系统的视场变成具有一定厚度的扇形幕,我们称之为天幕,单镜头天幕的视场角为24°;光阑下是光敏元件;天幕相当于一个虚设的靶面1当飞行弹丸穿过此天幕时,遮住了进入狭缝的部分光线,这样就使到达光敏元件的光通量发生变化,在电路中会产生一正比于该光通量变化的电信号1此信号经处理电路放大整形,最后输出一脉冲信号1天幕靶是敏感弹丸到达空间某一预定位置的装置,属光电探测器的一种1单个光幕靶使用时,可以为别的测试设备提供弹丸到达某一预定位置的启动信号,两个配对使用时,便成为测量弹丸在弹道上飞过某段距离长度的特种传感器1如果将两两天幕靶巧妙地组成N 形天幕交汇阵,便可以测量弹丸着靶坐标,并能同时测量速度、射频、跳角等诸多参数12　光电靶在靶场测试中的应用211　弹丸飞行速度的测试光电靶采用定距测时的方法测试弹丸的飞行速度1与雷达测速相比,成本低、布靶简便、容易操作、可靠性高、维修方便1测速时,用两台天幕靶与一台测时仪配合1借助测时仪记录的弹丸飞过两靶之间的时间便可求出弹丸飞过此段距离的平均速度121111　校验级水平天幕靶测试初始速度J Y J 290型水平天幕靶是在国内广泛使用的G D 279和TMB 21型水平天幕靶的基础上重新设计的一种新型测速仪器,因而该靶的各种性能指标均大大提高1J Y J 290型水平天幕靶的主要性能:(1)视场角:24°;(2)灵敏度:天空亮度不低于1000lx 时,探测距离大于300倍弹径,最大可以达到1500倍弹径,最大探测距离与天空亮度和弹径成正比;(3)测速范围:50～2000m/s ;(4)测速精度:相对误差≤0.05%;(5)光谱响应范围:300～850nm ;(6)环境温度:-20～50℃;(7)最高连发测速频率为每分钟6000发;(8)输出特性;方波宽度根据需要可任意调整,方波高度为10V ,前沿上升时间≤1μs ;(9)供电方式:自带电源箱,既可用交流220V 供电,也可用箱内24V 可充电电池供电;(10)单机重量:小于13kg ;23 西　安　工　业　学　院　学　报第17卷(11)外形尺寸:260mm ×290mm ×300mm 1在验收考核时,对7.62步枪子弹、30航弹、125榴弹进行测速,发发数据有效,精度完全达到要求11995年9月,经实弹射击测试,已选配9套天幕靶装备国内各测速校验站1该仪器体积小、重量轻、使用方便,可以测试各种材质、各种口径的弹丸初始速度,如果配一人工光源可以实现室内测试1该仪器不足之处是对本体发亮的弹测试失效,但如果将发亮弹涂黑或者更换光谱响应范围比较窄的光敏元件,便可消除这一不足121112　光幕靶测试初始速度为解决天幕靶室内测速时配备人工光源的不便,研制了自带光源的测速靶———XGK 291型光幕靶1为区别于天幕靶,特以发光部分在空中形成的薄矩形幕———“光幕"来命名1光幕的厚度为0.8mm 1目前有两种型号的靶面:Ⅰ型为330mm ×400mm ,Ⅱ型为660mm ×800mm 1由于靶面大小所限,该仪器仅适用于30mm 以下口径各种弹丸初速的测量1由于本仪器自备光源,不依赖自然光,因此不受天气变化的影响,既可室内使用,也可室外使用,灵敏度可以调到很高,并固定不变12111211　工作原理如图2所示,光幕主要由发光部分、接收部分和处理电路三部分组成1发光部分包括灯图2　光幕靶工作原理泡、透镜;接收部分包括狭缝、聚光系统、光电管1灯泡发出的光经透镜和狭缝光阑的作用,便可形成一个具有一定厚度的光幕1一旦有物体快速进入光幕,遮住了进入狭缝的部分光线,则通过狭缝后聚光系统而到达光电管的光通量便发生变化,此时,光电管所在电路中会产生一正比于该光通量变化的电信号,处理电路将此信号放大、整形,最后输出一脉冲1测速时,两台光幕靶与一台测时仪配合,其测速原理与天幕靶相同12111212　主要性能指标(1)测速范围:20～2000m/s ;(2)测试精度:≤0.04%;(3)测试弹丸口径:0.8～30mm ;(4)有效靶面:330mm ×400mm 和660mm ×800mm 两种;(5)环境温度:-20～50℃;(6)供电方式:经稳压的220V 交流供电;(7)单机重量:5kg ;(8)外形尺寸(最大):组装前　375mm ×300mm ×50mm ;组装后　950mm ×375mm ×50mm.该仪器配上相应的遮光装置,最近可以放到枪口1由于该仪器具有很强的抗干扰能力且性能稳定,现已被部分厂家用于产品的校验与验收133第1期倪晋平　王铁玲:光电靶的工作原理及应用 21113　广角天幕靶测试靶位速度由于射击散度的存在,在测试靶位速度时,普通天幕靶的小视场角,使其捕获率较低1因此现在常用两套天幕靶以加宽视场1但这种办法分立因素过多、布靶困难,测试中常常发生漏测及数据无效等现象1为克服以上缺陷,我们改进了普通天幕靶的光学系统,采用多个长焦距光学镜头,加宽视场角,使天幕靶的视场角由24°增加到60°,这种大视场的天幕靶称为广角天幕靶1图3为双镜头广角天幕靶的示意图1图3　双镜头广角天幕靶光学原理图该仪器的其他性能参数与J Y J 290型水平天幕靶相同,除可以测试靶位速度和初始速度外,还可以测试全弹道飞行时间1该仪器结构采用铝合金材料,重量轻1电池装在靶的主体结构内,无须专门配置电源箱,因而比水平天幕靶更轻巧,使用更方便121114　仰角天幕靶测试仰射弹丸速度为了测试仰角射击时弹丸的初速,我们专门设计了水平、仰角两用天幕靶———一体化仰角天幕靶1将传统的启动靶与停止靶分立改为启动靶与停止靶固定在同一框架结构上,靶距固定,并在实验里进行精确标定,两个天幕的平行度亦在实验里一次性调好1使用时仅用一根长电缆线连接到计时仪便完成系统的配置1这一设计减少了布靶环节,消除了不同使用者的人为误差,提高了系统的可靠性[2]1仰角天幕靶的主要性能参数与J Y J 290型水平天幕靶相同1该仪器在靶场对7.62步枪子弹,30航弹进行测试,与G D 279型水平天幕靶相比,其最大相对误差为0.11%1212　弹丸着靶位置的测试进行火炮密集度和跳角测量试验时,能代替木板靶和网靶进行测试的是非接触式立靶,非接触式立靶包括线阵CCD 立靶声靶和光学刻线系统等1声靶是利用由传感器阵列组成的靶面来接收超音速弹丸通过靶面时产生的激波信息,进而计算出弹的着点坐标1声靶用于立靶密集度测量时精度较高,但只适用于超声速小口径弹丸的近距离测量1由于存在偏轴误差和边缘误差,使用条件要求苛刻,致使大靶面的声靶性能不稳定,测量精度差1美国AVL 公司生产的B570光学刻线系统,可以测量亚音速、跨音速和超音速弹丸的过靶速度和着靶坐标,但其靶面尺寸较小,只适用于单个小口径弹丸的射击精度测量,且测量精度不高[1]1线阵CCD 立靶由于摄像机扫描速率的限制,目前只能用于测试火箭弹这样的低速目标[2],而且成本高、维修不便1依天幕靶基本原理而设计的N 形天幕交汇立靶和光纤编码光电立靶,不仅成本低、操作简便、布靶容易、维护方便,而且靶面大、可测试弹种多、测速范围宽121211　N 形天幕交汇立靶多参数测试系统N 形天幕交汇立靶测试系统是最新研制的测试各种枪炮弹丸飞行参数的靶场测试仪器1该系统较天幕靶具有可测参数多、功能强、能实时处理等特点1它可以实时测出弹丸过靶速度、着靶坐标、射频等参数1该系统由天幕交汇阵、计算机数据采集两部分组成1天幕交汇阵由两个托架组成,每个托架上组装有相交成45°的两个天幕的光学系统和电路部分,使用时将两个托架分别推入长度固定的两个燕尾滑槽中,拧紧顶丝即可1这样保证了四个幕间的几何43 西　安　工　业　学　院　学　报第17卷结构和靶距固定不变,整个系统的测试精度不随使用者的操作水平而变化1计算机数据采集部分采集四个天幕靶的信号,按照一定的数学公式计算出欲测参数1天幕交汇立靶测试系统的工作原理见文献[3],主要性能指标为:(1)测速范围:20～2000m/s ;(2)靶面:60°扇形面,最小1m ×1m ;(3)立靶精度:3.5mm ;(4)测速精度:相对误差≤0.1%;(5)环境温度:-20～50℃;该系统在总参某研究所对7.62步枪子弹进行测试,同时与纸靶相对比,各项技术指标均达到要求121212　光纤编码光电立靶多参数测试系统光纤编码光电立靶由光纤编码天幕靶、炮口管弹序识别器、信号处理电路和计算机四大部图4　光纤编码光电立靶工作原理图分组成1图4所示为光纤编码天幕靶光学系统原理图1它将普通天幕靶的视场利用直径很细的光纤进行M 等分,由于两个相同天幕靶以光轴正交放置,这样,二者的重叠视场就被分为M ×M个小格1为了减少光电器件的数目,将光纤分三层并列排放,第一层将视场N 1等分,第二层将第一层的N 1等分中的一部分再N 2等分,依次,第三层将第二层N 3等分,这样,M =N 1×N 2×N 31将各层中序号相同的光纤聚在同一光电管上,这样光电管的数目(N 1+N 2+N 3)比每个等分光纤端放置一个光电管的方法少N 1×N 2×N 3-(N 1+N 2+N 3)个光电管,大大减少了光电管的数目1图5为光纤编码光电立靶的数学模型分析图1其中,2D 为两个天幕靶间的水平距离;Δα=arctan (M 1×d/f 1);Δβ=arctan (M 2×d/f 2).M 1、M 2分别为成象光纤离视轴中心的光纤个数,d 为光纤的直径,f 1、f 2分别为两台天幕靶的物镜焦距,可以算出X =D [tan (β+Δβ)-tan (α+Δα)]tan (α+Δα)+tan (β+Δβ)Y =2D tan (α+Δα)+tan (β+Δβ)tan (α+Δα)+tan (β+Δβ)-D 坐标系原点相对其中一个天幕靶的坐标为(D ,D ),Δα、Δβ的正负要依其变化方向而定1计算机接收信号处理电路传来的脉冲信号,根据光纤编码表,便可破译出弹丸穿过的具体位置的坐标,计算机采用并行接口,速度快,因而可以测试单管炮连发时的立靶精度1如果对该系统配一炮口管序弹序识别器,便可以测试多管炮在齐射连发时的立靶精度153第1期倪晋平　王铁玲:光电靶的工作原理及应用图5　光纤编码光电立靶数学模型由于系统配置计算机,可以实时处理、存贮数据,并根据需要打印/显示任何形式的数据、图形格式1如果要求靶面比较大,可以利用广角天幕靶的原理,采用多个镜头组成的光学系统加大视场,最大靶面可以达到或超过14m ×14m 1该系统的测试精度为半个弹径,其他性能指标可以与天幕靶相比拟1该系统比线阵CCD 立靶速度快、成本低,也便于维护13　其他参数的测试光电靶除了测试速度与立靶精度外,还可用于以下参数的测试:(1)测试全弹道飞行时间;(2)为狭缝弹道相机提供快门启动信号;(3)测试平均射频;(4)测试跳角;(5)测试偏航14　结论光电测速靶,不仅可以室内使用,也可以在户外使用;既可测试轻武器,亦可测试各种口径、各种材质的大口径弹丸;既能水平测试,亦可仰角测试;能测初速,亦可测试靶位速度1N 形光幕交汇立靶可以测试弹丸的着靶坐标,同时还可以兼测着靶速度、射频;光纤编码光电立靶除了可以测试着靶坐标、速度和射频外,同时还能区分多管炮连发齐射时的管序和弹序1光电系列靶经基地及国内部分厂家靶场的实弹测试,技术指标达到要求1该系列靶成本低、操作简单、便于维护,适合大面积推广普及1光电系列靶的研制成功,为我国靶场测试提供了强有力的测试手段,使我国的靶场测试技术向现代化、先进性迈进了一大步1参　考　文　献1　左丹.线阵CCD 立靶在低伸弹道测量中的应用.无线电工程,1993,23(5):57～612　倪晋平等.一体化仰角天幕靶.西安工业学院学报,1996,16(1):27～303　李晋慧等.天幕交汇立靶测试系统精度分析.西安工业学院学报,1996,16(2):125～1294　王铁岭.天幕靶精度分析.兵工学报弹箭分册,1987(2):39～455　李晋慧等.天幕交汇立靶测试系统的数据采集与处理.火炮发射与控制学报,1994(3):59～65(责任编辑　郭俊仓)63 西　安　工　业　学　院　学　报第17卷。

平面镜反射式激光光幕靶测试技术研究

报
第３Ｏ卷
知，该光照区域中既有激光器Ｃ的入射光线，又有
遮光面积Ｓ— ｈ× ，中ｈ为光敏器件光阑狭缝其
其反射光线．各处光功率密度为
宽度，为弹丸遮挡的阵列光敏器件的有效长度．
ｌ＝十 … ＝一 —＿＋＿一两。＝：｛＿十ｖ一
１光幕靶有效光幕区的形成原理
收发一体化光幕靶结构如下图１所示，由光源发射装置、反射装置、接收装置、阑及连接装置组光成．中，其光源发射装置选用线结构光激光器，以确
保得到连续分布的光源；反射装置选用高反射率前表面反射镜；收装置采用ＰＮ光电二极管拼接接Ｉ
起的收发一体化激光光幕靶．用线结构光半导体激光器作为发射光源，性阵列红外光电二极管接收，建了一种大靶面激光光幕靶．有效光构对幕区内的光功率密度的分布进行了分析，３０ｍｍＸ４０ｍｍ靶面的原理样机上对气枪弹九在３０
第３０卷第３期
２１０Ｏ年Ｏ月６
西
安
工
业
大
学
学
报
ＶｏＯＮｏ３Ｌ３．
ＪｕｎｌｆＸｉａｃｎｌｇｃｌｉｅｓｔｏｒａ ’ ｎＴｅｈｏｏｉａｖｒｉｏＵｎｙ
Ｊｒ２１ｕＬ００
文章编号：１７ —９５２１）３２８０６３９６（０００— ２— ６
靶结构，采用光源与接收装置集成在一侧，利用前反射镜反射原理构建大面积光幕，用一体化结构采可以解决常规多光幕光幕靶结构易变形的缺点，同

室内大面积激光测速光幕光能均匀性研究

ｃｏｓｓｃｉｎｉｉｄｏｓｏｔｇａｇｓａｉｄｆａｇｓｎｏａｅｌｓｒｃｅｎｓｎｒｓ— ｅｔｎｎｏｒｈｏｉｒｎｅ，ｋｎｏｌｒｅｅｓｒｒａａｅｓｒｅｕｉｇｏｎ
二极管阵列作为接收的室内大面积矩形探测区域激光测速光幕构建方法，光幕面内光能分布对均匀性进行理论分析及实验研究。在单个一字线激光器光能分布理论分析基础上，过实验验通证了理论分析的正确性，并对两个一字线激光器拼接作为光源的１ｍ×１ｍ靶面的激光测速靶靶面内光能分布均匀性进行了实测研究，实验结果进行了分析。该研究成果为实用室内超大对面积激光测速光幕靶的设计提供了理论及数据参考。
第３卷４ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第４期
光
学
仪
器
Ｖｏ．４１３。Ｎｏ４．
Ａｕｓ，２２ｇｕｔ０１
２１年８月０２
ｏＰＣＡＬＩＴＲＵＭＥＮＴＳＴＩＮＳ
文章编号：１０ —６０２１）４００－５０５５３（０２０ —０６０
室内大面积激光测速光幕光能均匀性研究
＊
高芬开百胜倪晋平李静文，，，
（．安工业大学光电工程学院，西西安１西陕７０３；．龙江北方工具有限公司，１０２２黑黑龙江牡丹江１７０）５１０

光幕靶靶面光能测试系统的设计

摘
要为了测试光幕靶靶面的光能分布。而为设计高精度和大靶面光幕靶提供依据，绍了光幕靶靶面光能测试系统的基从介
本原理以及设计方法。统基于单片机进行光能数据采集，计算机上进行数据处理，绘制光能分布曲线。实验检验，系在并经取得了满意的结果。关键词光幕靶光能测试单片机步进电机
光电探头的水平运动为手动操作．过摇动手通
ｌ基本原理与系统结构
光幕靶靶面光能ｉ试系统分为机械结构部分、见０
控制和数据采集电路部分、计算机数据处理软件三
个部分。图ｌ如所示。
光幕靶靶面光能测试系统的基本原理：由单片机控制步进电机驱动垂直丝杠运转．而带动光电从
ｒ … … … … … … … … … … …
轮使水平丝杠带动探头做水平运动；直运动为自垂
动操作。通过单片机控制步进电机驱动丝杠旋转，
ｉ
… …… 控和据集路 … 制数采电
传感器信号放大尸－１ＡＤ转换／
Ｉ
囤
测试位置。
３控制和数据采集电路
３１硬件电路设计［］．・硬件电路由电源、片机、拟信号放大及模单模
数转换电路、口通信电路和步进电机驱动电路共串

天幕靶光学系统性能分析

维普资讯
第２６卷第２期２００６年４月
西安工业学院学报
ＪＯＵＲＮＡＬ ’ ＯＦＸＩＡＮＮＳＴＵＴＥＯＦＴＥＩＴＩＣＨＮＯＬＯＧＹ
ＶｏＩ２Ｎｏ．６．２
Ａｐｒ２０．０６
换等参数的选择原则．
关键词：成像物镜；狭缝；学变换；幕靶；丸测试光天弹
中图号：Ｔ７０６Ｊ６．２文献标识码：Ａ
光学测量不必与被测量物体直接接触，没有惯性和阻力，结构简单，一些高动态变化过程的测对量非常有用，幕靶是这样的光学测量仪器．常天通作为一种测量弹丸飞行速度的仪器，以测量枪、可炮的初速，近来已扩展为弹丸空间炸点位置的测量仪器［多年来因其实用性强，作简便，本低，１操成无论在性能和应用等方面都有很大的进展，已经克服了最初空间位置重复性差的缺点－，３在测量运动］物体速度、间立靶坐标等方面得到广泛应用，空在靶场外弹道测试中有着重要的地位．
个脉冲信号，成一次测试功能，图１完］如所示．天空中的光线经透镜、缝、学变换投射到狭光
＊
收稿日期：０５１ — ９２０ — ２２
作者简介：铭（９２）女，江１５一，西安工业学院工程师，要研究方向为光电探测仪器主

编码式光幕立靶测试系统的研究

编码式光幕立靶测试系统的研究1 引言在轻武器的生产和研制的弹丸质量评定中，要求测试弹丸速度以及测量弹丸在靶面上的散布情况，即射击密集度。

射击密集度是低伸武器射击性能的一项重要指标，它与武器效能有关。

传统测量射击密度是在预定的弹道上竖立硬纸靶．射击一定次数后，人工测量纸靶上留下的弹孔。

该方法操作简单，但测量结果不够客观，测量精度不高。

目前射击实验大多采用无形靶，包括声靶，光电靶以及基于无线电测量等。

激光光幕靶是光电靶中的一种，它主要由激光系统和计算机系统组成。

激光系统由激光二极管和激光束构成网格，网格的间距根据武器弹丸大小进行调整。

当弹丸将激光束切断时，相应的二极管产生一个脉冲，经转换为数字信号传输到计算机。

以光电转换为原理的光纤编码立靶测试系统具有测量精度高、有效靶面大等优点，但是其光纤编排工艺复杂，测量结果不是弹道预定点的着靶位置，室内同样需配置人工光源，且组成较大靶面时成本大、系统复杂。

因此，为了构建低成本、大面积、高精度的立靶精度测量系统，对信号接收电路编码，并与平行光幕设计相结合实现弹丸坐标的测量。

2 光电靶原理及结构光电靶是利用光源与透镜组合发射平行光束，光电二极管接收，形成垂直交叉的光路网隔，网隔距离(二极管间隔)是由子弹直径确定。

其数目则根据子弹直径和靶面的大小确定。

弹着点坐标测量系统架构如图1 所示。

传统的目标靶纸置于光电靶前，两靶同轴。

当子弹击中靶面时，子弹遮挡住X 轴、Y 轴各一束光路，改变对应的光电二极管的开关状态，此时，所有的光电二极管的开关状态都已被编码，编码后的数字信号由计算机处理后即得到子弹击中靶面的位置。

这其中，光电二极管能否检测子弹快速遮挡光路这一动。

一种改进型红外光幕靶测速系统

2018 年 4 月 15 日第 41 卷第 8 期
现代电子技术 Modern Electronics Technique
174 DOI：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2018.08.043
Apr. 2018 Vol. 41 No. 8
一种改进型红外光幕靶测速系统
王红宇 1，孟立凡 1，黄广炎 2，刘春美 3，王博 2
减弱干扰光线的影响，同时进行信号处理电路的设计，搭建完整的红外光幕测速系统，并进行了弹丸速度测试试验。试验测
速范围是 200~1 500 m/s，通过与高速摄影、丝网断靶测速数据进行对比，证明改进型红外光幕靶测速系统测速相对误差小
于 1%。
关键词：光幕靶；干扰光线；狭缝结构；光电二极管封装；微弱光电信号处理；弹丸速度测试
在光幕测速系统中，对变化的微弱光信号的提取与处理是关键。而在对弱电信号进行放大时，系统本身固有噪声也会被放大，特别是试验场地中太阳光照带来的背景噪声，严重影响光幕测速系统的测试性能。
Keywords：light⁃screen target；interference light；slit structure；photodiode encapsulation；weak photoelectric signal pro⁃ cessing；projectile velocity measurement
0引言
在武器系统毁伤性度测试的研究，主要是非接触式测试[1]，如：线圈靶[2]、天幕靶[3]、光幕靶。 [4] 其中线圈靶测试靶面较小、天幕靶受测试条件影响较大，而光幕靶具有测试靶面较大、测试精度高、对测试环境要求低、可重复测试的特点，因此光幕靶在测试靶场被广泛应用。 [5]

基于红外光幕靶的曳光弹测试技术研究的开题报告

基于红外光幕靶的曳光弹测试技术研究的开题报告一、研究背景和意义曳光弹是一种能在空中产生明亮光芒的弹药，常用于对空射击、机动目标打击等任务中。

在测试曳光弹性能时，需要在弹道轨迹中确定其航迹、高度、速度等参数，这对于优化弹药设计和提高命中率是至关重要的。

传统的测试方法采用烟雾弹、摄像机等设备捕获曳光弹的轨迹，但存在不稳定、易受环境影响等缺陷。

而基于红外光幕靶的测试技术具有响应速度快、精度高、适应性强等优点，因此成为研究的热点之一。

本研究旨在基于红外光幕靶进行曳光弹测试技术的研究，以提高测试精度和可靠性，为曳光弹设计、制造和实战提供技术支持。

二、研究内容和方法1. 红外光幕靶的原理和特点：介绍红外光幕靶的工作原理和结构特点，分析其在曳光弹测试中的优势和应用范围。

2. 曳光弹测试装置设计：根据红外光幕靶的特点和曳光弹的运动规律，设计曳光弹测试装置，包括曳光弹发射装置、靶场布置、光电测试设备等。

3. 曳光弹测试方法研究：基于红外光幕靶的测试方法需要结合光电测量技术，分析测试过程中需要测量的参数、数据处理方法等，并进行实验验证，确定测试方法的可行性和精度。

4. 曳光弹测试结果分析：通过对测试结果的分析和比较，评估基于红外光幕靶的曳光弹测试技术的可靠性和优越性，为曳光弹的设计、制造和实战提供技术支持。

三、研究进度安排1. 阶段一（1-2个月）：对曳光弹和红外光幕靶技术进行理论研究，明确研究方向和目标。

2. 阶段二（2-4个月）：设计曳光弹测试装置，包括曳光弹发射装置、靶场布置、光电测试设备等。

3. 阶段三（4-6个月）：研究基于红外光幕靶的曳光弹测试方法，包括测试参数、数据处理方法等，进行实验验证。

4. 阶段四（6-8个月）：分析和比较测试结果，评估基于红外光幕靶的曳光弹测试技术的可靠性和优越性，撰写论文或报告。

四、研究预期成果1. 建立基于红外光幕靶的曳光弹测试技术，提高测试精度和可靠性。

2. 确定曳光弹测试方法的测试参数和数据处理方法，为曳光弹设计和制造提供技术支持。