双加速度计弹丸运动速度检测技术研究
基于双激光幕的弹丸初速测量系统研究
・ ６７ ・
基 于双 激 光幕 的弹丸 初 速测 量 系统 研 究
褚凌越 。高 进 。李超 位
（ 北 机 电工 程研 究 所 ，陕 西 成 阳 ７ ２ ９ ） 西 １ ０ ９
ｊｃｉ ｓｃ ｌｕａ ｅ ｃｏ ｄｎ ｏａ ｅ ａ ｅｖ ｌ ｃｔ ｔ ｏ ． Ｔｈ ａ ｕ ｉｇ ｅ ｒ ｒ ｆｔ ｅｓ ｓｅ ｗｅ ｅａ ａ ｔｌ ｗａ ａｃ ｌｔ ｄａ ｃ ｒ ｉ ｇｔ ｖ ｒｇ ｅｏ ｉｙｍｅ ｈ ｄ ｅ ｅ ｅｍｅ ｓ ｒｎ ｒｏ ｓｏ ｈ ｙ ｔｍ ｒ ｎ —
ｗｅ ｅ ａ ｑ ｉｅ ． Ｓ ｓ ｅ ｅ ｒ ｒａ ａ ｙ ｉ ｎ ｃ ｕ Ｉ ｉｉ ｇ ｔ ｓ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗｅ ｈ ｔｂ ｅ ｎ ｆｍｕ ｚ ｅｖ ｌ ｃ — ｒ ｃ ｕ ｒｄ ｙ ｔ ｍ ｒ ｏ ｎ ｌ ｓｓａ ｄ ａ ｔ ａ ｆｒｎ ｅ ｔ ｓ ｌｓ ｓ ｏ ｄ ｔ ａ ｙ ｍ ａ ｓｏ ｚ ｌ ｅ ｏ ｉ ｒ
击 证 明 ，双 激 光 幕 测 速 系 统 在 弹 丸 初 速 测量 的精 度 和 可靠 性 等 方 面 有 了 显 著 的 提 高 ，可 较 好 地 进 行 初 速 的 校
准测量 。
关 键 词 ： 息 处 理 技 术 ；双 激 光 幕 ；速 度 测 量 ；弹 丸初 速 信 中图 分 类 号 ： Ｊ １． Ｔ ４０６ 文 献 标 志码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１７ —５ ４ （０ ０ ０—０ ７０ ６ ３６ ２ ２ １ ） １０ ６—４
ｔ ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｙｓ ｅ ｂａ ｅ ａ ａ ｅ ｉ ｃ ｅ ｎ， ｔ ｃ ｕ ａ ｙ ａ ｄ ｒ ｌａ ｉｉｙ ｏｆ ｍｕ ｚｅ ｖ ｌ ｃｔ ｙ ｍ ａ ｕ ｅ ｎｔ ｓ ｔ ｍ ｓ ｄ ｏｎ ｄｕ ｌｌ ｓ ｒ ｌ ｇｈｔ ｓ ｒ ｅ ｈｅ ａ ｃ ｒ ｃ ｎ ｅｉ ｂ ｌｔ ｚ ｌ ｅ ｏ ｉｙ
运动学实验速度与加速度的实验测量与分析
运动学实验速度与加速度的实验测量与分析速度与加速度是研究运动学的重要概念。
在物理学中，我们可以通过实验来准确地测量和分析运动中的速度和加速度。
本文将介绍一种实验方法，用于测量和分析速度与加速度。
实验材料和仪器：1. 直线运动装置2. 磁传感器（用于测量位置和时间）3. 计算机或数据采集设备4. 纸张和笔（用于记录实验数据）实验步骤：1. 将直线运动装置安装在水平台面上，并用螺丝固定。
2. 将磁传感器固定在直线运动装置上的合适位置。
3. 将计算机或数据采集设备连接到磁传感器，并设置合适的数据采集参数。
4. 校准磁传感器，确保其准确地测量位置和时间。
5. 将一小球放在直线运动装置上，并用适当的力将其推动。
6. 启动数据采集设备，记录小球的位置和时间数据。
7. 根据记录的数据计算小球的速度和加速度。
数据处理和分析：1. 使用计算机软件或手动计算，根据位置数据和时间数据计算小球的速度。
速度可以通过以下公式计算：速度 = 位移 / 时间。
2. 将速度与时间绘制成图表，以可视化数据。
3. 对速度数据进行分析，观察速度的变化趋势。
如果速度保持不变，则小球处于匀速运动状态；如果速度增加，则小球处于加速运动状态；如果速度减小，则小球处于减速或反向运动状态。
4. 根据速度数据，确定小球的加速度。
加速度可以通过以下公式计算：加速度= （终止速度- 初始速度）/ 时间。
5. 将加速度与时间绘制成图表，以更好地理解和分析数据。
6. 比较速度和加速度的图表，观察它们之间的关系和趋势。
通常情况下，加速度是速度变化的导数，即加速度的曲线是速度的变化率曲线。
7. 进一步分析数据，探讨速度和加速度随时间的变化规律。
实验注意事项：1. 在进行实验之前，确保实验装置的稳定和安全。
2. 在推动小球时，力度要适中，以避免小球从装置上脱落或产生过大的摩擦。
3. 在记录数据时，注意准确记录位置和时间。
4. 在计算速度和加速度时，使用准确的公式和数据处理方法。
用铜柱法同时测弹丸运动最大加速度和弹底最大压力的方案
用铜柱法同时测弹丸运动最大加速度和弹底最大压力的方案潘学文
【期刊名称】《兵工学报》
【年(卷),期】1992(000)003
【总页数】3页(P85-87)
【作者】潘学文
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TJ301
【相关文献】
1.某底排火箭复合增程弹解体弹丸飞行阻力特性分析 [J], 赵丽俊;焦志刚;李晓婕;黄晓杰;赵东志
2.双加速度计滤波法测量弹丸轴向加速度 [J], 王超;霍鹏飞
3.配用弹底引信的弹丸-引信系统发射强度有限元分析 [J], 刘双杰;王雨时;陈志跃;黄军华
4.一种基于铜柱测量的膛内燃气最大压力计算方法 [J], 刘涛;张领科
5.隐身弹丸的弹底托分离技术设计 [J], 张培忠;宁金贵;王建国;王欣
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
弹丸测速
炮弹初速度测量的两种方式目前国内炮弹初速度测量的方法主要有两种，第一种，就是利用多卜勒原理做成的测速仪。
它由高频发射接收装置、放大装置、滤波装置、信处装置、控制装置、以及显示装置和固定装置等组成。
但是，由于炮弹初速极快，可达每秒数千米，完全不同于普通运动目标的速度测量，所以，对系统的性能要求非常高。
比如，要求系统的频率源要很稳定，放大电路的动态范围要很宽，信号处理电路的处理速度要很快，总之，要系统地响应能力非常强，响应时间非常短，而普通的一些电子元件很难达到如此的高要求，所以，此类测速系统的造价往往非常昂贵，价位从几十万元到几千万元不等。
第二种，就是利用截取装置，来获得炮弹初速在截取装置的不同截面（该截面是垂直于炮弹的飞行速度的，也就是炮弹飞行方向上的物理法平面）上的响应时间，而截取平面的距离是事先设计好的，而且可以做到很精确，同时炮弹飞过截取平面时靠的是光电或电磁感应，所以响应非常快，利用距离除以时间，从而可非常精确地测量出炮弹的飞行初速度。
目前，广泛使用的几种截取装置是天幕靶、光幕靶、线圈靶、网靶和金属箔靶等几种。
之所以把截取装置叫做什么靶，那是由于该截取装在跑弹飞行方向的前方或平行于炮弹的飞行方向，似乎是要击中，实际上只是穿过或飞过，所以形象地称为什么靶。
由于天幕靶和光幕靶与炮弹非接触，而且不受飞行物材料的限制，使用方便，相对于多卜勒测速仪的价位要低得多，渐渐为广大用户而采用。
HG202C-4两路测速仪是在保留了HG202C-3型测速仪的优点、改进了它的不足之处，并集中了国内所有测速仪的优点的基础上、研制而成的新型智能化测速仪，其特点如下：一、本机工作可靠、芯片采用新型的单片机，集成度高、所用元器件少、因此可靠性高，将单片机应用于测速仪上是本机的独创。
二、本机操作简单、数据处理智能化、用户不需要学习计算机“语言”，只要按“用户手册”揿动按键就可进行数据处理。
三、本机对所测到的速度Vx可自动进行空气阻力修正；药室容积修正；药温修正；弹重修正；当日修正；射角修正；射频及每发间隔时间等，凡制式弹或用户事前提出的弹道参数可全部固化在机内，非制式弹的弹道参数，可通过“双功能键”很方便的输入机内。
基于双加速度计的弹体气动参数辨识_程振轩
从式( 12 ) 可以明显看出 , 加速度计测得的合加 速度频率就是弹体自振频率 f . 图 2 为头部加速度
az B
( 7) 同理 , 加速度计 A 的 y 轴和 z 轴两个方向的加 速度测量值 ay A 和 az A 为 2 2 Cα yv S lA A ω a yA = A sin( ω t)sin( ω t) cos γ , 2m 57 . 3 ( 8)
( 北京 理工大学 宇航科学技术学院 , 北京 100081) 摘 要 : 针对飞行器研制过程中关键气动参数的获取问题 , 提出了基于双加速度计测量的弹体气动参数辨识方法 , 给出了硬件在弹上的布局方案和具体的参数辨识步骤 . 利用该测试方法可以辨识出弹 体的自振频率 、攻角 、过载以 及升力系数等气动参数 . 飞行试验结果表明 , 通过双加速度计进行弹体参数辨识 , 可以得到重要的气动参数 . 关键词 : 参数辨识 ;硬件布局 ; 双加速度计 ;飞行试验 中图分类号 :T J 012. 3 文献标识码 :A 文章编号 : 10010645 ( 2009 ) 04-0283-04
加速度¨ α I 为 α I =A ω co s( ω t) ,
T 2 ¨ α I =-A ω sin( ω t) . · T
( 3)
式中 k 为与加速度计算度因素相关的系数 . 分析上 式不难发现 , 高频分量 f H 为弹体旋转频率和弹体自 振频率之和 , 而低频分量 fL 为弹体旋转频率和弹体 自振频率之差 . 将加速度计的 y 轴和 z 轴加速度测量值取矢量 和 , 得到该加速度计的合加速度 , 这样可以消去弹体 旋转产生的耦合分量 , 即消去弹体旋转频率 , 得到弹 体在惯性空间下的摆动频率 , 该频率就是弹体的自 振频率 . 合加速度表达式为 a =k a y +az = k sin( ω t)= k sin( 2πf t) . ( 12)
一种双光幕弹丸测速系统设计与实现
一种双光幕弹丸测速系统设计与实现江旭东;李锦明;秦丽;高根伟;何蕴泽【摘要】In modern weapons research,high precision measurement of bullet velocity is indispensable,a Dual-Light Screen Velocity Measurement System(LSVMS)was designed which is composed of hardware and software. The system takes FPGA as the control core,implementing the conditioning and acquisition of current signal from front light screen sensor by controling hardware circuit,then the data will be stored and uploaded to the host com⁃puter through the network port. The design adjusts the signal to zero by software,which solves the problems of insta⁃bility of adjusting to zero by traditional hardware and uses way of bomb bottom trigger to timing,which improves the accuracy of the velocity of the bullet. Compared with the traditional velocity measurement system ,the system is more accurate and more flexible. After several tests and experiments,the system has been successfully applied to the development of a military product.%在现在代武器的研究中，需要对弹丸速度进行高精度测量，因此设计了一种软硬件结合的双光幕测速系统。
弹丸速度测量和飞行照片拍摄
弹丸速度测量和飞行照片拍摄
李波;李立;等
【期刊名称】《四川真空》
【年(卷),期】2001(000)001
【摘要】本文介绍了用遮光法测量弹丸飞行速度的实现方法和用CCD相机拍摄弹丸飞行资态照片的步骤，给出了弹丸的飞行照片。
【总页数】5页(P33-37)
【作者】李波;李立;等
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TL631.24
【相关文献】
1.弹丸速度测量和弹丸飞行照片拍摄 [J], 李波;李立;等
2.双加速度计滤波法测量弹丸轴向加速度 [J], 王超;霍鹏飞
3.多源图像数据的冬小麦面积测量方法研究——基于固定拍摄角拍摄照片的地物重投影坐标模型 [J], 施开分;崔益康;宋勇军
4.单台狭缝式高速摄影机拍摄飞行弹丸正交象问题研究 [J], 宋河金
5.撞击角度和速度已知条件下的球形弹丸飞行弹道轨迹算法 [J], 董必强;何维予;刘光宙;房诚;张进忠
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于双轴加速度传感器的外弹道转速实时测量方法
基于双轴加速度传感器的外弹道转速实时测量方法
郭泽荣;吴日恒;李世义;李红旗;郑鹏超
【期刊名称】《兵工学报》
【年(卷),期】2008(029)011
【摘要】旋转弹外弹道自转角速度的实时测量是弹道修正引信弹道解算器设计的重要环节之一.弹丸转速基本检测方法是利用转速传感器,通过外测或遥测进行,尚无法对每发弹进行实时测量.提出了一种测量旋转弹外弹道自转角速度的方法.即利用双轴加速度传感器提取弹丸外弹道横向加速度采样信号的功率谱,结合DSP的数字滤波,对信号做256点FFT处理,得到一组ω-t的离散序列值.试验结果与理论分析相吻合,且能满足弹上解算的实时性要求.
【总页数】6页(P1367-1372)
【作者】郭泽荣;吴日恒;李世义;李红旗;郑鹏超
【作者单位】北京理工大学,宇航科学技术学院,北京,100081;北京理工大学,宇航科学技术学院,北京,100081;北京理工大学,宇航科学技术学院,北京,100081;北京理工大学,宇航科学技术学院,北京,100081;北京理工大学,宇航科学技术学院,北
京,100081
【正文语种】中文
【中图分类】TJ430.1
【相关文献】
1.基于GPS外弹道测量方法的研究 [J], 朱丽梅;梁彦;张绪春
2.基于GPS的炮弹外弹道测量方法研究 [J], 王海南
3.基于高压油管外卡油压信号的柴油机实时转速测量方法研究 [J], 蔡艳平;成曙;姚良;王新军
4.基于非实时操作系统和频压转换的实时高精度转速测量方法研究 [J], 王爱武;苏红;胡文斌
5.基于频率计的电机转速实时非接触测量方法 [J], 张瑞;刘银年
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
速度和加速度的测量实验研究
对实验设备进行定期标定 和校准，提高设备精度。
误差来源分析
01 提高实验操作人员的技能和素质，确保实验操作
的准确性和规范性。
02
采用更先进的数据处理方法和技术，提高数据处 理的精度和效率。
05
实验注意事项与安全规范
操作注意事项
在进行实验前，确保 已经充分了解实验步
骤和操作规程。
严格遵守实验室规定 ，禁止在实验室内吸 烟、饮食或进行与实
系统误差
由于实验设备、测量原理等引起的误差，如传感器精度、标定误差 等。
随机误差
由于实验过程中各种随机因素引起的误差，如环境温度、湿度变化 等。
人为误差
由于实验操作不当、数据处理不严谨等引起的误差，如读数误差、计 算错误等。
误差来源分析
为了减小误差，可以采取 以下措施
严格控制实验条件，如保 持恒定的环境温度和湿度 。
培养实验操作能力和数据处理能力，提高实验素 03 养。
实验原理
速度是描述物体运动快慢的物理量，等于物体在单位时间内通过的路程。在实验中 ，可以通过测量物体通过一定距离所需的时间来计算速度。
加速度是描述物体速度变化快慢的物理量，等于物体在单位时间内速度的变化量。 在实验中，可以通过测量物体在一段时间内速度的变化来计算加速度。
数据拟合
利用最小二乘法、多项式拟合等方法对数据进行拟合，得到速度 和加速度的变化规律。
结果展示与讨论
速度-时间曲线
绘制速度随时间变化的曲 线，观察速度的变化趋势 。
结果对比
将实验结果与理论值进行 对比，分析误差来源。
加速度-时间曲线
绘制加速度随时间变化的 曲线，分析加速度的变化 规律。
误差来源分析
02
基于弹载测试仪的高速旋转弹丸膛内转速测试
基于弹载测试仪的高速旋转弹丸膛内转速测试沈大伟;边玉亮;范锦彪【摘要】Aiming at the problem of optical and magnetic signal shielding effect of the in-bore high impact over-load ,which makes the projectile rotation speed difficult to accurately obtain ,an in-bore projectile speed test method based on high-speed rotating missile tester wasproposed .The axial acceleration in-bore signal ,at the same time was obtained ,combining with the gun twist and barrel diameter information ,the in-bore high speed rotating projectile in the whole process of rotating speed was concluded .The actual test data showed that the method could accurately measure the speed of the rotating projectile in-bore ,precision could meet the test re-quirements .%针对膛内高冲击高过载的恶劣环境以及对光、磁信号的屏蔽作用,使得弹丸旋转速度难以准确获取的问题,提出了基于弹载测试仪的高速旋转弹丸膛内转速测试方法.该方法利用弹载测试仪准确获取弹丸在膛内的轴向加速度信号,同时结合炮膛缠度和炮管口径信息,得出高速旋转弹丸在膛内整个过程的旋转速度.通过对实际测试数据分析表明,该方法能够准确测出旋转弹丸在膛内的转速,测试数据精度能够满足测试要求.【期刊名称】《探测与控制学报》【年(卷),期】2016(038)003【总页数】4页(P94-97)【关键词】膛内转速;弹载测试仪;轴向加速度;缠度【作者】沈大伟;边玉亮;范锦彪【作者单位】中北大学电子测试技术国家重点实验室 ,山西太原030051;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室 ,山西太原030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室 ,山西太原030051;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室 ,山西太原030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室 ,山西太原030051;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室 ,山西太原030051【正文语种】中文【中图分类】TJ43高速旋转弹丸的旋转速度是衡量弹丸飞行状态的重要参数之一，同时机械引信主要是靠弹丸高速旋转产生的离心力完成解保动作，因此，高速旋转弹丸的转速参数对弹丸的总体设计至关重要。
一种弹丸轴向加速度测量方法和装置
一种弹丸轴向加速度测量方法和装置
张雄星;万超;王伟;霍鹏飞
【期刊名称】《西安工业大学学报》
【年(卷),期】2008(028)004
【摘要】弹丸质心轴向加速度是一维弹道修正引信进行射程修正的重要参数,为了消除加速度计安装在远离弹丸质心所引起的离心加速度,提出了一种双加速度计纵向排列测量质心轴向加速度的方法.利用弹道初始参数随机值和弹道方程生成随机弹道作为实际弹道进行仿真分析,仿真结果表明加速度测量误差小于180 mg.设计了加速度测量装置,进行了马歇特冲击锤抗过载实验,过载试验表明测量装置可承受15 000 g的发射过载,具有过载生存和过载工作的能力.
【总页数】5页(P336-340)
【作者】张雄星;万超;王伟;霍鹏飞
【作者单位】西安工业大学,光电工程学院,西安,710032;西安工业大学,光电工程学院,西安,710032;西安工业大学,光电工程学院,西安,710032;西安机电信息研究所,弹道修正研究室,西安,710065
【正文语种】中文
【中图分类】TP212
【相关文献】
1.介绍一种新型的弹丸补充装置 [J], 逄绍金
2.一种新型铸钢弹丸形状取样检查装置的设计 [J], 肖静怡
3.双加速度计滤波法测量弹丸轴向加速度 [J], 王超;霍鹏飞
4.炮弹轴向加速度测量方法 [J], 王伟;万超;侯宏录;张雄星
5.一种新的弹丸转速测量方法 [J], 曹培贵
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
双加速度计滤波法测量弹丸轴向加速度
运 动 等诸 多 因素 的 影 响 。为 了消 除 这 种影 响 ， 中 文 基 于 加速度 计输 出 和 弹丸 质 心 加 速 度 之 间 的关 系 ， 于刚 体外 弹道模 型 ， 采用 蒙特 卡 洛 模 拟 仿 真研 究 了 该方 法 的测 量精 度 ， 为 自主式 射 程 预 测 技术 提 供 以
第 ３ 卷 第 ４期 ｌ
２０ ０ ９年 ８月
探 测 与 控 制 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｔｃｉｎ ＆ Ｃ ｎ ｒ ｌ ｏ ｒ ａ ｆＤｅｅｔｏ ｏ ｔｏ
Ｖ０ ＿ １ Ｎｏ ４ ｌ３ ． Ａｕ ． ０ ９ ｇ ２ ０
双 加 速 度 计 滤 波 法 测 量 弹 丸 轴 向加 速 度
１ 加 速 度 计 输 出数 据
在 实 际应 用 中 ， 速 度 计 的不 理 想 特 性 （ 零 加 如
提出 了一种 自主式 射 程 预 测 方 法 ， 中弹 丸轴 向加 偏 、 向灵 敏度 等 ） 常通 过 实 验 室 标定 来 消 除 ， 其 横 通 故
速度 的测量 是关 键 技 术 之 一 ， 丸 轴 向加 速 度测 量 文 中假 设加 速度计 的输 出数据 不受 其 不理 想特 性 的 弹
ｆｃ ｉ ｅｙ ｅ ｔｖ ｌ．
Ｋｅ ｒ ｓ ｐ ｏｅｔ ｅ ａ ｃ ｌ ａ ｉ ａ ｓ ｒｍｅ ｔｐ ｅｉ ｏ ｎ ｌｓ ｙ ｗｏ ｄ ： ｒｊｃｉ ；ｃ ｅ ｒ ｔ ｎ ｍｅ ｕ ｅ ｎ ； ｒｃ ｉｎａ ａ ｉ ｌ ｅ ｏ ｓ ｙ ｓ
０ 引言
射 程修 正引信 需要 进行 射程 预测 。文献 ［ ～２ １ ］
向加速度计的理论输出为 ：
口 一 ｕ＋ ｇｓｎ ０ 妇 ｉ （） １
一种非接触式弹丸速度测量系统设计
一种非接触式弹丸速度测量系统设计作者：姜飞王浩来源：《赤峰学院学报·自然科学版》 2014年第23期姜飞1,2,王浩3（1．宿州学院智能信息处理实验室，安徽宿州 234000；2．宿州学院信息工程学院，安徽宿州 234000；3.合肥工业大学计算机与信息学院，安徽合肥 230009）摘要：设计了一种速度大于1km/s的高速弹丸测速装置.用光纤将入射光导入至弹丸表面，将其反射光导出至光电二极管（GT101），利用光电转换后的信号触发STC12C5A60S2单片机计时器两路外部中断实现计时，根据两测量点间距和弹丸飞行的时间差，可计算弹丸速度值.利用单片机控制LCD显示速度值并作为下位机与上位机进行串行通信.将软硬件系统经集成为光电测速装置，并用于二级轻气炮的高速弹丸速度测量.结果表明：该测速装置具有简单可靠，可满足二级轻气炮宽范围速度测量的要求.关键词：弹丸速度；单片机；串行通信中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2014）12-0052-03轻气炮是一种利用较轻的气体(氢或氦)作工质推进弹丸的武器，而弹丸速度就是其性能参数之一.目前常用的测量技术主要分为接触式和非接触式两类.接触式速度测量方法（如打靶法和断线法）都是通过与弹片接触测得数据，直接干扰弹丸运行方向和速度，也不能作为连发测试.非接触式速度测量方法中：电磁法通过弹丸运动对电磁场产生变化测得数据，易受测量环境周围电磁场的干扰，要求较高；多普勒法通过激光测量弹丸运动速度，主要针对超高速弹丸速度测量，通过获取信号频差（频移）来实现计算，相关的设备安装校准比较麻烦.在非接触式测量方法中应用最为普遍的就是光电法，该方法不改变弹丸运行轨迹，设备安装较为简单，可以也适用较恶劣环境的弹丸速度测量.由于光电管性能指标中时间曲线下降沿时间约为几个ms 数量级在轻气炮实验中，基于光线遮断测速原理不能实现测量速度为1km/s以上的飞行弹丸.针对直径小于10mm的小尺寸弹丸速度超过1km/s，测量方式为利用反射光触发光电管，一般采用的二极管型号为GT101光电二极管.本弹丸速度测量系统设计针对在电磁干扰较大的复杂外部环境，运行速度大于1km/s、不超过5km/s的弹丸速度测量.1 总体方案设计基本测试环境如图1所示，在弹丸发射管上设置两个测试点，分别在两个测试点插入两根外径3mm光纤，标识为光纤1、2、3、4.光纤3和光纤4为一组与光线1、光线2一组的作用相同.光纤2功能是光的射入信号通道，把入射光投射到弹丸发射管内，根据反射原理，当弹丸经过对应测点时，弹丸表面对入射光进行漫反射，光纤1负责采集，发送信号到光电转换单元.通过高频响应数字示波器获取到两组测点光信号强度时间曲线，在通过光信号时间差和两测点间距，从而计算得到弹丸在发射管内的平均速度.为了提高信号强度，本设计在弹丸表面进行电镀处理，提高漫反射光信号的强度，增加系统准确性.上述方案获取的光纤1和光纤4光信号采集进行光电转换模块处理，通过运放单元模块、数据计算处理模块，最后显示或输出弹丸速度值.为了保存和优化等处理，设计中采用RS232标准串口通信技术，上位机数据采集处理软件保存等操作.弹丸测速系统组成原理示意图如图2所示.2 硬件设计2.1 光电转换单元系统设计目的是测量高速弹丸（>1km/s），这就要求光电转换单元的响应速率要快.另一个元器件性能指标是较高的灵敏度.选择了GT101作为光电转换器件作为核心转换元器件.单元电路如图3所示，根据单片机端口及其参数要求，选择下拉电阻阻抗值是51K.2.2 放大电路单元采集到的基本信号经过光电单元转换后，需要进行适当放大和电平转换.系统设计中为了解决环境热噪声和干扰数据，设计了调零电路，使的输出信号初始化.系统采用二级放大方式，其中一级13倍的放大倍数、二级可调倍数.图4给出了一级放大电路图.对无输入状态通过调节电位器RV1使一级放大单元输出端?T1输出值为零，进行校准.二级放大倍数默认设定为152倍，通过调节电位器RV4可以调整放大倍数，以适用不同弹丸不同反射环境，从?P1端口输出的信号为CMOS信号直接提供给单片机或示波器使用，也可以直接进行模数转换.2.3 单片机和外围电路图6给出了CMOS信号转换成TTL电平的单片机核心与接口示意图.为了系统运行状态与结果的查看，给单片机添加了外围显示模块（LCD1602）.为了数据保存与处理需求，配备了串口通信模块.有了串口通信模块，上位机就可以获得数据，为下一步处理做好准备.3 软件设计本系统设计包括单片机控制程序设计和上位机处理软件设计两部分.其中单片机控制程序主要是硬件获取信号后，需要进行预处理，排除干扰信号，完成基本运算.3.1 单片机控制程序控制程序是针对STC12系列单片机编写的.实际测量电信号时间历程曲线如图7所示.根据经验，干扰信号和测量有效信号的持续时间不同，通常小于15μs可以认定为干扰信号.30μs以上数据看作有效数据.例如图7中信号1描述曲线中的箭头所指位置认定为短时干扰光产生的信号，经过一个震荡后，第二个较宽的稍显稳定的波峰为弹丸经过测量点所产生的信号.第二个较宽波峰开始后，延时超过15μs，如果外部信号持续低电平，认定为有效信号，此时触发单片机计时，并计入前15μs.否则，认定信号为干扰信号.具体测速程序编写结构流程见图8.3.2 上位机处理软件设计上位机处理软件编写环境采用Visual Basic 6.0编写，利用comm_control控件实现单片机与计算机之间串口通信.软件设计界面中增加系统通信设置界面可以选择通信端口，修改通信速度参数，以增加软件通信灵活性.利用串口线可进行远距离数据采集和存储大量实验数据.上位机处理软件运行主界面示例图如图9所示.为了提高稳定性和实用性，上位机和下位机间的通信参数和工作模式通过一个命令字来传递.4 实验结果及分析用2路标准光信号模拟实际弹丸表面的漫反射光，实验验证此系统的可靠性及响应特性.示波器检测实际光信号上升沿约为1us，具体验证参数：设定该2路光信号时间差为400us时，通过本测速采集系统运行处理后显示时间为401.6us，误差为0.4%；设定光信号时间差为200us时，采集系统运行处理后显示时间为201.4us，误差为0.7%.有上述数据可见，本系统的响应度和测量精度都完全能满足高速弹丸速度测量的要求.5 结束语本弹丸速度测量系统设计了一种速度大于1km/s的高速弹丸测速装置，较为系统的实现了高速弹丸速度非接触式测量问题.并从软硬件设计方面避免了环境强电磁的影响，有效的去除了干扰光的数据，适合高速飞行物体速度现场即时数据测量.参考文献：〔1〕乔小平，高森烈，魏惠之，等.超高速炸药加速器炮口弹丸速度的测量[J].光子学报，1994(6):188-191.〔2〕崔鹏，刘少克.磁阻型线圈发射器弹丸速度与截面积关系[J].兵工自动化，2006(9):39-42.〔3〕高志军，颜国正，茅旭初.一种新的瞬时测速方法[J].仪表技术与传感器，2000(7):18-27.〔4〕Jose M，Carlos M. Cost-effective optoelectronic system to measure the projectile velocity in high velocity impact testing of aircraft and spacecraft structural elements[J]. Optical Engineering，2005，46(5).〔5〕高光天.仪表放大器应用技术[M].成都:四川科学技术出版社，1995.〔6〕张伟伟.重活塞驱动立式二级轻气炮研制和初步调试[D].合肥:中国科学技术大学，2008.〔7〕王永虎,石秀华.空投雷弹斜入水初始弹道数值分析[J].弹道学报,2012,(02):92-95.。
双管齐射武器弹丸速度和着靶坐标测试方法研究
和俯仰角 ， 六光幕交汇光电坐标靶的出现很好地解决 了这一问题 ， 但是它却对于双管齐射 武器却无法实
现测 量 。
现基 于天 幕立靶 测 试技术 ， 原有 六 天幕立 靶 测试 装置 的基 础上 ， 加 了两 个 光幕 ， 计 了一 种 多 幕 在 增 设 面结 构可 以实 现对 双管 齐射 武器 弹 丸 飞行 矢 量 和着 靶 坐 标 的测 量 。采 用 了两 个 类 似结 构 构 成 多 幕 面 阵
双 管齐 射武器弹 丸速度和着靶 坐 标测 试 方 法 研 究
＊
邹 剑 军 王 文 博 ， 玉 贵 ， 国珲 宋 王
，
（ 西安工业大学 光 电工程学 院， 陕西 西安
７０ ３ ） １ ０ ２
摘 要 ：为 了解决靶 场测 试 中对 于双 管 齐射 武 器飞行 矢量 和着靶 坐标 的测 量 问题 ， 高测 试 精度 ， 提 介 绍 了一 种基 于 多幕 面装置 的非接 触 测试 方 法 。文 中详 细介 绍 了装 置 的构成 ， 分析 了测 试 方 法 的原理 ， 并利 用 ＭａＬ ｂ软 件进 行 了仿 真测 试 ， 据 其技 术特 点和 仿 真 结果 ， 工程 应 用存 在 的 ｔａ 根 对 实际 问题 进行 了讨 论 。装置 系统可 以 完成 对双 管 齐射 武 器的 测试 ， 能够 区分 弹 丸 穿过幕 面的 正 确 时序并 根据 相应 规 则进行 计 算并得 出结果 。 关键 词 ：多幕 面 ；弹丸速 度 ； 真测 试 ；着靶 坐标 仿
， ｌ １一 ［ｉ（ ） 一 ｓ （ － ｎ ７ ， ｉ ＋ ｃ ｓ ｙ ，ｏ （ ｓ ｎ ） ｏ （ ） ｃｓ３＋０ ｃｓ ｒ ］ ）ｏ （ ）
， ｌ Ｅ ， ｓ （）ｃｓ３ ］ ２一 ０ 一 ｉ ３ ，ｏ（） ｎ ｎ ３一 ［ ｓ （）０ ｃｓＣ ￣ 一 ｉ Ｃ ， ，ｏ （） ｎ ， ｌ ［ ， ｓ （ ２）ｃｓ３ ２） ４一 Ｏ 一 ｉ ＋ ０ ，ｏ （ ￣ ］ ｎ
一种弹丸轴向加速度测量方法和装置
作用．９ ２ Ｓ ｍ ｅ Ｊ Ｍｅ ａ 研究 了借助于旋 １８ 年 ｈ ｕ１ ． ｒ ｖ ． ｈ 转或 振动加 速度 计 三元 组 组 成 无 陀螺 的惯 性测 量 组件 ， 论述了从加速度计的输出信号中分离线加速 度和 角速度 的方 法［． ９４年 Ｃ ｅ １ １９ ］ ｈｎ发表 了一 种使
过 载生存 的实 验室模 拟试 验 ， 果表 明该装 置能够 结 用 于弹 丸质心 轴 向加 速度 测量．
式 中： ｕ为弹体 坐标 系 ｚ轴 向的加 速度 ； ｇ为重力 加
速度 ； 为弹道 倾角 ．
＊ 收 稿 日期 ：０ ８０ —３ ２ ０ —２２
作者简 介 ： 张雄星 （９ ８）男 ， １ ７ 一 ， 西安工业大学助教， 主要研究方向为弹道修ｉ！ 信． ～ ｉ： ｔ￣１ Ｅ ｍａｌ
第４ 期
弹 体 ｔ 线 ｛轴
张雄星等 ： 一种弹丸轴向加 速度测量方法和装置
３７ ３
引起 的射 程相 对误 差极值 妇 都 等 于 ±１５ ． ．７ 在 最 大射程 角 附近 ， 角 的变化 对射 程 的影响 射
较小 ， 令射角取名义值不变 ， 取初速为名义值 一
一
８ ０ｍ／ ， ５ ｓ散布 误 差 为 一 ２ ～ ２ ｓ计 算 引起 Ｏ ０ｍ／ ，
作 的能 力．
关键 词 ： 射程修 正 ； 加速 度计 ； 向加 速度 ； 轴 弹道 解算
中图号 ： Ｔ ２ ２ Ｐ １ 文献 标 志码 ： Ａ
弹丸质 心轴 向加速 度 是 影 响 弹道 修 正 的重 要 参数 ， 的测量 对于 提高炮 弹射 击精度 有着 重要 的 它