光幕靶测速—田会
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14
2.5 光幕靶设计
2.5.1 光幕靶结构设计 XGK-2002型光幕靶采用铝型材做为靶体材料，
配合相应的铝板做为面板，内部采用铝板连接， 同时在铝板上切割出相应的狭缝做为光阑，用以 抑制杂散光。内部放大电路采用屏蔽盒屏蔽。光 源与接收装置采用铝型材连接或直接安装在靶架 上。
15
光阑1
光阑2
光阑3
34
35
36
37
38
39
2.5.5 曳光弹、破片、低音速弹测速
• 曳光弹：因弹头在飞行过程中尾部喷火，产生的 火光干扰弹丸过靶信号；
• 破片体积小，一般仅有3～5mm，飞行速度高， 最高可达2600m/s，飞行弹道不规律；
• 低音速弹：因弹头飞行速度低于音速，声音穿过 光幕时压缩空气，产生冲击波，引起光幕发生变 化；
兵器靶场光电测试技术
姓 名：田 会 E-mail:tianh80@126.com
2010.3.24
1
第二章 弹丸速度光电测试技术
• 2.4 光幕靶原理 • 2.5 光幕靶设计
2.5.1 光幕靶结构设计 2.5.2 光源设计 2.5.3 探测器选择与电路设计 2.5.4 后续处理技术 2.5.5 曳光弹、破片、低音速弹测速设计
...
光阑2 光阑3
光 电 探 测 器
13
在弹丸穿过光幕时会遮住一部分光线， 此时接收装置中的光电探测器接收到的光 通量发生变化而产生微弱变化的光电流信 号，经过电路处理，将微弱变化的信号放 大、整形最终以数字信号输出。弹丸依次 穿过两个光幕，测时系统记录弹丸穿过两 个光幕靶间的时间，依据距离与时间的关 系可测得弹丸在该区截段内的速度。
2
钢板靶
3
线圈靶，内部有励磁线圈和感应线圈。
4
2.4 光幕靶原理
• 1. 光幕靶与天幕靶的区别 • 2. 光幕靶的主要应用场合 • 3. 目前国内外主要使用的光幕靶 • 4. 光幕靶的工作原理
5
2.4.3 国内外主要使用的光幕靶
XGK-91型光幕靶
镜头式光幕靶
6
XGK-91型光幕靶内部结构图 7
12
XGK-2002型光幕靶采用红外 发光二极管组成的线列阵作为 发射装置的光源，该光源形成 的发光面可以近似认为是均匀 的。发射装置的光经过光阑进 入接收装置的光电探测器件， 光阑与发射装置的共同作用， 在发射装置与接收装置之间就 形成了一个具有一定厚度的薄 形光幕面，称之为光幕。
光阑1
近平行光幕
发光LED
PIN光电 二极管
从主视图看，多组LED与光电二极管的视场
可以拼接，使得整个幕面光能量均匀；
从俯视图看，光幕具有一定的幕厚。幕厚对
测速精度有影响。
16
17
2.5.2 光源设计
光源采用LED红外发光二极管，设计的电路采 用恒流源电路，使得每个LED发光均匀。 对LED的要求：发光稳定，不允许有闪烁；功 耗小；使用寿命长。
光幕
L D
h
弹丸飞 行方向
光幕
L
D
h
弹丸飞 行方向
(c) 弹底到达光幕中心
(d) 弹底离开光幕
弹头穿过光幕示意图
26
U/V
U max
U mid
U jian
U di
t jian
t t t t t max1 max max 2 mid di t/us
光幕靶输出弹头过靶信号
27
Umax9 8
U' 7 max6
U5 mid
U' 4 mid 3
U2 jian 1
Udi 0
信号2 信号1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
T T' jian jian
T Tmax Tmid d'iTdi
28
常规弹底触发电路图
29
半峰值触发电路图图 30
触发信号波形图
31
抗干扰电路信号流程图
32
33
18
设计电路时须考虑流经每一个LED的电流大小， I=1.25/R3，以及每一个LED上的压差（1.5V）。 19
20
2.5.3 探测器选择与电路设计
光电探测器的选择至关重要，选择的光电探测器 要求暗电流要小；响应光谱峰值尽量与光源匹配， 而且尽量要求远离可见光，以免环境光造成干扰； 响应频率相应要高，也即动态响应特性要好，否 则无法探测到破片等高速小物体，一般应在500K 以上；灵敏度要高。
21
接收装置电路组成
光电转 前级放 换电路 大电路
Βιβλιοθήκη Baidu
后级放 大电路
信号整 形电路
弹
弹
尖
底
信号驱 动电路
模拟信 号输出
抗干扰 电路
数字信 号输出
22
I1
I2
前级放大电路
23
后级放大电路
24
弹丸过靶信号波形图
25
光幕 h
L D
弹丸飞 行方向
(a) 弹尖进入光幕
光幕
L D
h
弹丸飞 行方向
(b) 弹头全部进入光幕
激光光幕靶
HG-2002型光幕靶
8
XGK-2002型光幕靶
XGK-2002型光幕靶
9
B471光幕靶
10
LS04型光幕靶
LS1200型光幕靶
11
2.4.4 光幕靶的工作原理
光幕探测器主体由两部
分组成：发射装置和
接收装置，右图是光 幕靶探测器主体的示 意图。
发
L2
射 装
置
L1
接 收 装 置
光幕
40
曳光弹过靶波形
41
破片试验光幕靶试验现场
42
破片过靶波形
43
低音速弹过靶波形
44
滤波后低音速弹过靶波形
45
作业：激光雷达测量弹丸飞行速 度的工作原理 可将作业发送至邮箱： 田 会：tianh80@126.com
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2.5 光幕靶设计
2.5.1 光幕靶结构设计 XGK-2002型光幕靶采用铝型材做为靶体材料，
配合相应的铝板做为面板，内部采用铝板连接， 同时在铝板上切割出相应的狭缝做为光阑，用以 抑制杂散光。内部放大电路采用屏蔽盒屏蔽。光 源与接收装置采用铝型材连接或直接安装在靶架 上。
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光阑1
光阑2
光阑3
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2.5.5 曳光弹、破片、低音速弹测速
• 曳光弹：因弹头在飞行过程中尾部喷火，产生的 火光干扰弹丸过靶信号；
• 破片体积小，一般仅有3～5mm，飞行速度高， 最高可达2600m/s，飞行弹道不规律；
• 低音速弹：因弹头飞行速度低于音速，声音穿过 光幕时压缩空气，产生冲击波，引起光幕发生变 化；
兵器靶场光电测试技术
姓 名：田 会 E-mail:tianh80@126.com
2010.3.24
1
第二章 弹丸速度光电测试技术
• 2.4 光幕靶原理 • 2.5 光幕靶设计
2.5.1 光幕靶结构设计 2.5.2 光源设计 2.5.3 探测器选择与电路设计 2.5.4 后续处理技术 2.5.5 曳光弹、破片、低音速弹测速设计
...
光阑2 光阑3
光 电 探 测 器
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在弹丸穿过光幕时会遮住一部分光线， 此时接收装置中的光电探测器接收到的光 通量发生变化而产生微弱变化的光电流信 号，经过电路处理，将微弱变化的信号放 大、整形最终以数字信号输出。弹丸依次 穿过两个光幕，测时系统记录弹丸穿过两 个光幕靶间的时间，依据距离与时间的关 系可测得弹丸在该区截段内的速度。
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钢板靶
3
线圈靶，内部有励磁线圈和感应线圈。
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2.4 光幕靶原理
• 1. 光幕靶与天幕靶的区别 • 2. 光幕靶的主要应用场合 • 3. 目前国内外主要使用的光幕靶 • 4. 光幕靶的工作原理
5
2.4.3 国内外主要使用的光幕靶
XGK-91型光幕靶
镜头式光幕靶
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XGK-91型光幕靶内部结构图 7
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XGK-2002型光幕靶采用红外 发光二极管组成的线列阵作为 发射装置的光源，该光源形成 的发光面可以近似认为是均匀 的。发射装置的光经过光阑进 入接收装置的光电探测器件， 光阑与发射装置的共同作用， 在发射装置与接收装置之间就 形成了一个具有一定厚度的薄 形光幕面，称之为光幕。
光阑1
近平行光幕
发光LED
PIN光电 二极管
从主视图看，多组LED与光电二极管的视场
可以拼接，使得整个幕面光能量均匀；
从俯视图看，光幕具有一定的幕厚。幕厚对
测速精度有影响。
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2.5.2 光源设计
光源采用LED红外发光二极管，设计的电路采 用恒流源电路，使得每个LED发光均匀。 对LED的要求：发光稳定，不允许有闪烁；功 耗小；使用寿命长。
光幕
L D
h
弹丸飞 行方向
光幕
L
D
h
弹丸飞 行方向
(c) 弹底到达光幕中心
(d) 弹底离开光幕
弹头穿过光幕示意图
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U/V
U max
U mid
U jian
U di
t jian
t t t t t max1 max max 2 mid di t/us
光幕靶输出弹头过靶信号
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Umax9 8
U' 7 max6
U5 mid
U' 4 mid 3
U2 jian 1
Udi 0
信号2 信号1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
T T' jian jian
T Tmax Tmid d'iTdi
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常规弹底触发电路图
29
半峰值触发电路图图 30
触发信号波形图
31
抗干扰电路信号流程图
32
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设计电路时须考虑流经每一个LED的电流大小， I=1.25/R3，以及每一个LED上的压差（1.5V）。 19
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2.5.3 探测器选择与电路设计
光电探测器的选择至关重要，选择的光电探测器 要求暗电流要小；响应光谱峰值尽量与光源匹配， 而且尽量要求远离可见光，以免环境光造成干扰； 响应频率相应要高，也即动态响应特性要好，否 则无法探测到破片等高速小物体，一般应在500K 以上；灵敏度要高。
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接收装置电路组成
光电转 前级放 换电路 大电路
Βιβλιοθήκη Baidu
后级放 大电路
信号整 形电路
弹
弹
尖
底
信号驱 动电路
模拟信 号输出
抗干扰 电路
数字信 号输出
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I1
I2
前级放大电路
23
后级放大电路
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弹丸过靶信号波形图
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光幕 h
L D
弹丸飞 行方向
(a) 弹尖进入光幕
光幕
L D
h
弹丸飞 行方向
(b) 弹头全部进入光幕
激光光幕靶
HG-2002型光幕靶
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XGK-2002型光幕靶
XGK-2002型光幕靶
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B471光幕靶
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LS04型光幕靶
LS1200型光幕靶
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2.4.4 光幕靶的工作原理
光幕探测器主体由两部
分组成：发射装置和
接收装置，右图是光 幕靶探测器主体的示 意图。
发
L2
射 装
置
L1
接 收 装 置
光幕
40
曳光弹过靶波形
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破片试验光幕靶试验现场
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破片过靶波形
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低音速弹过靶波形
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滤波后低音速弹过靶波形
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作业：激光雷达测量弹丸飞行速 度的工作原理 可将作业发送至邮箱： 田 会：tianh80@126.com
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