基于FPGA与STM32的光幕靶校验仪

光幕靶是一种能够对弹丸飞行速度测量的仪器,对光幕靶进行检定与校准是保证其测试数据准确、可靠的必备工作,针对现阶段有关光幕靶校验测试设备中存在操作繁琐复杂、造价高、专用性不强、测量效率低等问题,设计了基于FPGA与STM32的便携式光幕靶校验仪;提出了光幕靶校验仪的总体方案,分析和设计同步检定与异步校准信号,介绍了DDS技术的原理;设计了FPGA、STM32、DA模块硬件电路与光电夹具、串口触摸屏、电池模组,完成了对应芯片与所用器件的选型;在LabVIEW平台完成对FPGA的开发,利用FPGA采用DDS技术通过DA模块实现触发信号的生成,STM32完成数据处理与数据传输,使用串口触摸屏实现人机交互功能,最终由光电夹具输出信号;实验结果表明:该光幕靶校验仪输出信号同步时间一致性误差在330~370 ns之间,异步延时精确度在±0.1μs以内,具有误差小、精度高、便携轻量等特点,满足光幕靶快速校验的应用需求,为提高光幕靶的装调精度提供技术保证。

基于光电标签的火箭橇全程测速技术研究

火箭橇试验在兵器研制和性能测试上起着至关重要的作用,现有火箭橇测速方法均存在一些不足之处,针对火箭橇试验中全程速度测量难题,提出了一种基于光电标签的火箭橇全程速度测量方法;建立了光电标签的探测模型,对光电标签的原向反射特性进行研究,分析并仿真了传感器在动态测量中的信号变化过程,基于信号的频率特性对光电探测器件与信号处理电路进行选型,设计并搭建出硬件测量电路,对系统进行了测试与验证;实验结果表明:传感器对光电标签的探测距离可达40 cm,系统速度测量范围满足了火箭橇试验在兵器靶场上的应用,与传统方法相比,光电标签法成本更低、易实现,在火箭橇全程速度测量中有更广泛的应用场景。

光幕靶技术研究进展

光幕靶是常规兵器靶场常用的测量仪器,因其成本低、操作简便、测量精度高、稳定可靠等优点,在外弹道速度、立靶密集度等方面得到广泛应用.本文总结和回顾了近几年西安工业大学在光幕靶研究方面的成果,介绍了两种构建光幕靶的原理,分析了光幕靶在测量破片、曳光弹速度的原理,总结了解决连发射击速度测量、室内大面积测速、水下测速以及多目标测试所采用的相关技术,展望了今后的发展趋势.

基于模拟退火算法下多位相型达曼光栅分束器的设计

针对传统达曼光栅分束器衍射效率与光强度均匀性低等问题,提出了一种基于模拟退火算法下多位相型达曼光栅分束器的设计方法;基于标量衍射理论,对多位相型Dammann光栅分束器的相位结构设计进行研究;在原二值型突变点坐标的基础上,使用模拟退火算法对光栅一个周期内的位相结构进行离散、调制,并合理的控制目标函数来对相位结构进行优化设计;其次,以9×9点阵Dammann光栅分束器的位相结构设计为例进行仿真分析,得到了衍射效率为85.3%、光强不均匀性为0.0952%、均方根误差为8.2×10-5的位相型分束光栅;最后,进行实验验证,得到衍射效率达到73.5%、光强不均匀性达到10.0%、均方根误差达到0.255;结果表明,该方法具有优越性和实用性,为实际应用中三维测量结构光的产生提供了理论基础。

双缝光幕靶设计

针对动力源火工品速度测试,设计了一种双缝光幕靶,实现对低速运动的火工品零件测速。与常规的单缝光幕靶不同,文中设计的双缝光幕靶将2个发射和接收装置融进一个单体结构,形成2个光幕。2台双缝光幕靶安装在同一个带有滑轨的固定架上,靶距可以任意调节。设计的双缝光幕靶可以替代传统的铜片测速方法,有效地提高了测量精度和实现了测量自动化。经过实弹射击和火工品试验验证,设计的双缝光幕靶测试系统可靠,测试数据准确。

四光幕阵列的平面方程模型与解算

针对传统基于三角形原理的测量方法对结构参数要求严格、装调难度大的不足,提出了一种基于空间解析几何原理的平面方程模型和算法。采用最小二乘法曲线拟合的方法确定已标定的两个倾斜光幕的平面方程,通过弹道线与四个光幕的平面方程组的联立求解,实现弹丸速度和着靶位置的精确测量。文中的方法降低了对两倾斜光幕的安装和装调难度,采用实弹射击的方式对所提方法进行验证,结果表明:所提的四光幕阵列的平面方程模型与算法简化了四光幕阵列结构装调,节省了人力,提高了测量精度。

火炮随动系统调试仪的设计与实现

针对现有火炮随动系统调试仪在性能测试时存在的测试效率低、测试误差大的缺点,提出了调试仪总体设计方案,给出了调试仪的系统构成,确定了调试仪数据采集卡的实现原理及方法,设计了采集卡硬件电路、软件及驱动程序,完成了调试仪的时序及功能仿真.实验模拟测试结果表明:所设计火炮随动系统调试仪满足技术指标中提出的CAN总线接口、10ms同步时间、模拟及数字量I/O技术要求.

基于CPLD技术的枪械电磁扳机控制仪设计

针对目前靶场测试领域尤其是外弹道测试通常采用人工击发枪械的方式,存在安全性差、无法精确控制等问题,设计一种基于CPLD技术的枪械电磁扳机控制仪。采用步进电机作为执行单元,CPLD作为主控制器实现逻辑控制、通信功能。设计中着重考虑了电磁兼容及安全性,通过机械及电气两部分联锁确保控制仪无误触发。通过靶场试验,该控制仪能够适应靶场电磁环境,而且对其他仪器无干扰,其通信功能还可实现整体测试系统的同步性、自动化、网络化及远程控制。

火炮随动控制系统监控仪设计

介绍基于嵌入式PC104计算机和MCS-51单片机的火炮随动控制系统监控仪设计。该系统要求实时显示火炮高低和方位主令曲线及火炮位置反馈曲线,并且实时监控火炮的极限位置。采用PC104模块实现主令发送及曲线显示,单片机实时检测火炮极限位置,单片机和PC104模块与火炮随动系统之间通过CAN总线通信,单片机与PC104模块之间通过串口进行数据设置及状态信息传送。该设计不仅利用PC104模块实现了强大的计算及图形显示功能,同时采用单片机又保证了整体系统的实时性。

一种高射频武器电控系统设计

提出一种高射频武器电控系统的设计方法.采用计算机控制六路序列脉冲发生器,单路序列脉冲发生器由一片MCS51系列单片机和一片CPLD器件组成.单片机作为序列脉冲发生器的控制单元,采用CPLD器件设计时序逻辑电路.设计的电控系统能够在计算机上设置指定序列的时间间隔,由计算机发送控制指令,单片机控制时序逻辑电路输出点火脉冲阵列.该电控系统能够输出高频率脉冲阵列,实现了高射频多管武器的击发控制.

基于转镜运动补偿的弹丸同步摄影技术研究

弹丸的空间飞行姿态是武器性能的一项重要指标。为了使数字摄影相机实现对高速运动弹丸运行轨迹的成像,设计了一种基于转镜运动补偿的弹丸同步摄影装置。在高速数字相机前设置一面反射转镜,当弹丸进入跟踪视场时,利用转镜的旋转补偿弹丸的空间运动,使得由转镜反射到相机像面的弹丸图像偏移在许可范围内,实现同步摄影过程。实验证明该方法能够满足常规弹丸同步摄影的需求。

8031 单片机在狭缝式高速摄影机中的应用

从狭缝高速摄影机快门结构出发，讲述了快门控制电路的原理组成及８０３１单片机如何实现对快门的控制，软件及硬件的电路组成．同时文中还讲述了系统对干扰的防治措施．

磨光法在固体火箭发动机推力信号处理中的应用

火箭发动机起爆后产生的推力是火箭类武器的关键参数,在火箭发动机研制和生产中需要测试。传统的数据处理方法由于采用人工判读,存在自动化程度低、测量误差大等缺点。依据GJB770-2005标准中固体火箭发动机静止实验法的有关规定,提出了一种推力曲线磨光算法,对推力离散数据进行曲线拟合,保证了求取曲线关键点的精度。经过对实测的数据进行仿真实验,证明设计的算法结果准确,一致性好,能够满足固体火箭发动机推力测量的需要。

固体火箭发动机推力测试曲线的处理算法优化

当前固体火箭发动机推力测试中人工处理数据误差大,效率低等缺陷.在采用GJB770-2005发动机静止实验法的基础上,组建基于内插式A/D采集卡的PCI总线测试系统,通过分析固体火箭发动机测试的工作时间、采样速率以及精度要求等,提出了一种固体火箭发动机推力曲线自动处理算法.通过仿真实验表明,设计的固体火箭发动机推力测试系统数据处理算法正确可行,解决了推力数据处理中手工作图法效率低、随机性大等缺点,和手工数据处理方法进行对比,其推力各参数测试精度在1.5%以内,且测试稳定性好,实现了固体火箭发动机出厂检验的自动化测试.

锁相检测技术在靶场光电测试中的应用

现有的靶场光电测试设备,虽然能够满足靶场测试中对大口径、高速动态目标的测试需求,但也具有一定局限性,如天幕靶测速设备为被动式测量原理,因此主动式测量能够扩展光电测试设备的应用领域。采用一字线型半导体激光器作为主动光源,APD器件作为光敏接收元件,通过锁相检测技术获取有效信号。设计了系统总体方案以及相关信号处理电路,通过理论分析、仿真和实验,验证了该方法的可行性,为靶场光电测试技术的深入应用奠定了一定的基础。

红外光幕靶测速系统和精度分析

介绍了弹丸初速度测量的不同方法;讨论了红外光幕靶的测速原理;分析了该系统的测速误差;由实弹射击试验证明红外光幕靶测速系统达到小于0.

弹丸着靶坐标测试系统的原理与信号处理电路

分析了4光幕交汇测试弹丸着靶坐标的原理.4个光幕分别由4个大面积光幕靶产生.大面积光幕靶的光源采用发光二极管阵列,接收部分采用PIN红外光电二极管阵列,设计的大面积光幕靶发射部分与接收部分的有效作用距离最大可以达到3m.文中给出了详细的信号处理电路.设计的测试系统用5种轻武器枪弹实弹射击,测试结果与纸靶相比较,其测量误差满足目前枪弹产品检验试验的要求.

基于大靶面光幕靶30mm口径弹丸速度测试技术

针对室内外全天候条件下用光幕靶测试大口径弹丸速度的需求,本文研究了一种新型大靶面光幕靶.采用红外发光二极管阵列作为发光光源,红外光电二极管线阵列组成接收装置,铝合金型材作为结构支撑架,构建的光幕靶探测区域面积最大可以到3 m×1 m,探测敏感面长度为1 m,且该长度可以任意扩展.文中给出了大靶面光幕靶的光幕结构以及电路的详细设计.用12.7 mm,14.5 mm以及30 mm弹丸进行了实弹试验验证,结果表明:设计的光幕靶能抗炮口火光的干扰,对无曳光或曳光较弱的的弹丸能可靠的工作.对曳光较强的弹丸尚无法测试,文中对该问题进行了分析,提出下一步工作思路.

一种抗光干扰的数字化光幕靶方法研究

为了解决光幕靶在使用过程中受干扰光影响无法测试距炮口较近处弹丸速度的问题,提出了一种数字化光幕靶分析方法,用于测试火光干扰较为严重条件下的弹丸速度.采用数据采集系统配合数字化分析方法,能够精确计算出弹丸穿过两靶的时间,不受炮口火光和弹尾曳光的干扰.与传统的峰值一半电平触发方式相比,能够显著提高测试精度,从而扩大了光幕靶的使用范围.试验证明了采用该方法能准确测试弹径14.5 mm弹丸的速度.测试结果表明,数字化分析方法在测试光干扰严重的弹丸速度时,测试精度能够达到国军标要求.

双头弹速度测量系统研究

提出了一种基于数据采集卡配合光幕传感器的双头弹速度测试系统,详细地阐述了测量系统的组成与测量原理;采用相关算法分析双头弹穿过光幕靶传感器的输出信号,提高了弹丸时间间隔值求取精度。经实弹射击测试验证,该测量系统具有测量精度高、抗干扰能力强和操作简便等特点。