基于双激光幕的弹丸初速测量系统研究

弹丸初速的标称值与实际值存在着差异,此误差影响火炮的射击精度,因此有必要对弹丸的实际初速进行测定。基于双激光幕区截原理的弹丸初速测量系统,采用激光测距机和光栅尺进行距离的测量和标定,选用ARM和CPLD对测速过程进行全过程记录采集,通过平均测速法计算得到弹丸初速,对系统的测量误差进行了分析,系统样机经过实弹射击试验得到某口径弹丸的试验数据。对系统的误差分析及实弹射击证明,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。

弹丸速度的数字化激光幕测试技术

针对传统弹丸速度测量方法的局限，提出一种新的弹丸速度测试技术——数字化激光幕结合互相关速度测量算法的测试技术，并给出了激光总体测速方案、测速原理以及互相关测速方法，经靶场试验验证测试效果良好。

基于激光光幕的高速小目标信噪比研究

通过对目标过靶时光电探测器与运算放大器所产生信号和噪声的研究,推导出信噪比与激光出射功率、原向反射屏逆反射效率的理论关系;进行多组实验验证激光功率、反射效率对信号信噪比的影响。结果表明所设计的激光光幕系统,通过适当提高激光功率、采用逆反射效率高的反射屏,可以有效提升高速小目标过靶信号的信噪比。

激光光幕战斗部破片速度测试系统的信号处理

为解决战斗部破片速度测试中信号难于处理的问题,讨论了破片信号处理算法。采用小波分解、重构的方法对信号进行去噪;采用峰值法进行破片计时特征点的拾取;采用双正交小波,依据波形趋势及宽度在不同尺度上查找峰值,解决波形起伏大的问题;采用相关系数法,解决破片先进后出的问题;采用Gabor变换,解决破片波形叠加的问题。进行了多种战斗部破片速度测试试验,结果表明:破片密度≤20片/m2时,捕获率可达98%以上,并可给出各破片的速度值。

基于小波滤波及相关分析的激光光幕破片测速信号数据处理

针对激光光幕战斗部破片测速中信号噪声起伏大和无法自动判读的问题,提出了基于小波分析和相关算法的激光光幕破片测速信号自动识别与处理方法。该方法基于离散小波变换的带通滤波性质和多分辨率分析,联合小波阈值去噪方法,对破片过靶信号进行小波滤波;结合波峰检测获取各破片过靶的特征点计时时刻,根据同一破片飞行穿越前后光幕所捕获信号的相关性对各破片波形的归属进行自动识别和数据处理。通过对12组战斗部静爆现场采集到的波形进行处理,研究结果表明:该算法能够很好地滤除激光光幕破片测速信号中的高低频噪声,破片特征点的拾取率为96.9%,破片波形的归属识别率为87.2%.

一种大面积抗干扰高射频激光光幕靶设计

提出了一种能同时测量高射频火炮射击速度和密集度的大面积激光光幕靶设计方案。采用半导体激光脉冲调制、光电传感器列阵接收和单片机数字处理技术,不仅实现了光靶与计时系统一体化,而且有效地去除诸如炮口闪光、外界自然光及蚊虫等干扰,提高了测量的灵敏度、精度和可靠性。

弹丸激波在激光光幕靶测量中的影响分析

分析了弹丸在飞越激光光幕靶时弹丸激波对激光传播的影响。针对难于实际测量由激波形成的空气折射率分布问题,应用弹丸超音速绕流场的数值计算结果和折射定律,借助SolidWorks软件分析了激波内折射率为常数的情况下光线穿过激波时的折射和出射轨迹,并用模拟实验验证了其正确性。讨论了激波对激光光幕靶测量的影响,为光幕靶的设计与应用提供了依据。

原向反射式激光光幕测速技术研究

为满足弹道散布范围大或大口径弹丸的测速场合,提出了一种原向反射式激光光幕测速的方法.采用半导体激光器、柱透镜、中心留有激光出射孔的光敏检测器件和原向反射屏形成大面积光幕探测区,当高速飞行物体穿越激光光幕时,光通量的变化被光敏管阵列转变为电信号并采集到计算机进行数据处理.提出了玻璃微珠原向反射器的剩余发散角这个重要概念和利用数字CM O S相机对其进行测试的方法和结果.利用有效光幕区为Φ500 mm的激光测速系统对7.62 mm弹丸的速度进行了测试,给出了试验波形和一组测试数据.试验证明:该方法具有可形成的有效光幕区面积大、光路调整简单、成本低、灵敏度高等优点.

激光复合光幕靶测速系统设计

针对天幕靶存在不能全天候测试的缺点,文中以点状阵列激光为发射光源,两列二极管作为接收器件,设计了一套激光复合光幕靶测速系统。与普通的光幕靶测速系统相比,该系统可以实现对同一位置弹丸速度的两次测量。且利用CPLD实现对蚊虫、飞鸟,冲击波等干扰信号的剔除。经实弹测试,结果表明:该系统精度高、抗干扰能力强,且与天幕靶相比,不依赖自然光,受外界自然环境影响较小。满足靶场测试要求。

激光平行光幕的爆炸成型弹丸形貌测试技术

针对目前爆炸成型弹丸形貌测试普遍使用的脉冲X光摄影法成本昂贵、结构复杂、测试困难的缺点,提出了激光平行光幕形貌测试系统。该系统中,由启动网靶、停止网靶和计时仪组成的区截测速装置测试EFP的速度,激光平行光幕和示波器测试EFP弹丸通过光幕时直径随时间的变化过程。然后将上述测试结果用Matlab软件进行仿真,得出EFP弹丸的形貌。测试与仿真表明:激光平行光幕形貌测试系统可以测试EFP弹丸的速度与形貌,而且成本低廉、可靠性高,可以在大威力战斗部试验中使用。

采用线结构光激光器的光幕靶设计及实验

针对现有光幕靶灵敏度低、有效靶面小的不足.文中给出了一种采用线结构光激光器作为光源,硅PIN光电二极管作为接收器件的激光光幕靶设计,采用两个激光器拼接视场,接收装置设计成L形状,二者共同作用形成激光光幕,分析了光幕靶光源性能,给出结构设计,对有效靶面内的灵敏度进行了分析.气枪弹试验验证,设计的激光光幕靶在5 m×5 m有效靶面内,能够探测飞行中的气枪弹.设计的光幕靶灵敏度高、工作稳定可靠,可以用于弹丸速度和密集度的测量.

半导体激光光幕的平行性和均匀性研究

设计了一套光学系统——以红光点状光斑半导体激光器作为发光光源,光束通过光阑,再经过鲍威尔棱镜形成扇形光幕,然后经过菲涅尔透镜形成一道光强分布均匀的平行光幕。介绍了鲍威尔棱镜和菲涅尔透镜的工作原理,给出了系统示意图,对光幕光强分布进行测试,给出了光强分布图,最后对结果进行了分析。

基于大面积激光光幕的弹丸速度测试技术研究

针对弹道散布范围大或被测飞行物体尺寸大的测速场合,介绍了一种实现大面积有效靶区激光光幕速度测量的方法.采用圆弧柱面反射镜及置于其两共轭点上的半导体激光二极管和大面积光敏器件形成大面积有效光幕区.当高速飞行物体穿越激光光幕时,光通量的变化被转变为电信号并采集到计算机进行数据处理.文中对圆弧柱面反射镜所引起的像差及有效光幕区内的光功率密度的分布进行了建模分析;利用有效光幕区为900 mm×900 mm及500 mm×500 mm的系统分别对5.6 mm弹丸穿越动物及某大口径弹丸的速度进行了测试,并给出了试验波形及测试数据.试验表明,该测速系统具有有效光幕区面积大、灵敏度高、响应速度快、工作可靠的优点.

激光光幕靶测速系统设计

针对室内外全天候条件下高精度测量弹丸速度的需求,设计了一种新型激光光幕靶.该激光光幕靶采用线性排列的红外激光管阵列作为发光光源,两列平行排布的红外光敏二极管作为接收器件,形成具有两个光幕的双光幕光幕靶.采用主动式光源,该测速系统测试效率高、精度高且不受天气影响,一次测量系统的CPLD数字逻辑电路可计算得到弹丸的两个飞行时间,便于互相比较和对照.野外实弹试验表明,该测速系统灵敏度高,工作稳定可靠,测试数据准确.

一种改进的激光光幕测速系统的设计及应用

弹丸速度测量的过程中,针对基于计算机与采集卡式的光幕测速系统的操作复杂的问题,提出一种改进的激光光幕测速系统。系统采用比较/整形电路把信号转化为矩形脉冲信号,并通过STM32单片机对脉冲信号进行输入/捕获得到两个脉冲信号的上升沿时间差,最后根据设定的靶距由速度公式计算得到弹丸速度,并将结果经无线发送到终端设备,以便于实时地存储和查看数据。同时,对系统的各个部分的设计进行系统地阐述,并利用该系统对口径7.62 mm子弹完成速度测试实验。实验结果表明:该设计不仅简化操作步骤,而且测试精度高,与传统的带有高精度计时仪的通靶相比准确度可达0.2%。

激光光幕破片测速信号的特征点检测方法

激光光幕破片测速系统中,破片过靶信号穿过激光光幕时特征点时刻检测的准确度影响测速的准确度与精度.针对传统的特征点检测方法中对信号直接进行数值微分会误检测起伏较大的噪声点、峰值检测会受噪声影响而引起信号误判的问题,提出了基于小波变换的模极大值特征点检测法.该算法利用小波模极大值和尺度、李氏指数与破片信号的奇异性之间的关系,选取合适的小波基对破片信号进行小波模极大值处理,从而实现特征点检测与去噪,可以准确识别破片,并检测到其特征点时刻.经大量测试数据处理表明,小波模极大值法检测破片识别率为96.9%,相比传统峰值检测法,提高了特征点检测的准确率.

室内大面积激光测速光幕靶面光能均匀性研究

针对大横截面室内靶道弹丸测速需求，提出采用一字线激光器作为光源，L形排布的光电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，并对光幕面内光能分布均匀性进行理论及实验研究。首先对单个一字线激光器的光能分布进行理论建模及分析，通过实验验证了理论分析的正确性；其次对用两个一字线激光器拼接作为光源的1m×1m激光测速靶靶面内的光能分布均匀性进行了实测研究，对实验结果进行了分析，并提出了进一步提高光幕均匀性的方法，通过研究为实用室内超大面积激光测速光幕的设计提供了理论指导及数据参考。

大面积激光光幕靶有效靶区的建模分析及优化

目的 研究大面积激光光幕靶有效靶区的光路结构合理性 .方法 对椭圆柱面反射镜及圆柱面反射镜分别进行了建模分析及优化 .结果 分析结果表明 ,两种模型都能满足大面积有效靶区及像差要求 ,且各有优势 .

室内大面积激光测速光幕光能均匀性研究

针对大横截面室内靶道弹丸测速需求,提出采用一字线激光器作为光源,L形排布的光电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,对光幕面内光能分布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,通过实验验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,对实验结果进行了分析。该研究成果为实用室内超大面积激光测速光幕靶的设计提供了理论及数据参考。

FPGA在新型激光光幕靶中的应用

结合坐标采集和处理在新型激光光幕靶中的应用,针对传统激光光幕靶处理器I/O紧缺、处理速度慢、存在错报、漏报,无法测试子弹连发坐标等问题,提出了一种以FPGA为核心的坐标采集和处理系统的设计方法。设计中采用了自顶向下的设计方法,将该系统依据逻辑功能划分为3个模块,并在ISE 14.1和Modelsim中进行设计、编译、仿真,最后的仿真结果表明该系统能够很好地采集到子弹的坐标。