激光靶高速模拟光信号发生器设计与标定技术

为了支撑高速度电磁轨道炮速度测试,提高激光靶测试高速武器速度的精度,针对激光靶测速原理设计了模拟过靶光信号发生器,并使用高速摄像机搭建标定系统对激光测速靶进行精度标定。结果表明该装置可以模拟产生速度大于2600 m/s弹丸通过激光靶时的波形。依据实验条件进行了关键设备选型,分析了所需设备关键参数设置,使用经计量的量块对拍摄图像单位长度的像素数进行标定,利用高速摄像机对模拟光信号发生器产生的高速运动暗斑进行拍摄,根据两帧图像测得的位移量和帧间时间间隔算出模拟光信号的运动速度,用于激光测速靶标定。此标定技术速度上限高、无需实弹测量,可作为室内定量检验激光测速靶的一种常规方法,标定出激光靶测速系统的相对误差小于0.034%,具有很高的实用价值。

基于激光靶的战斗部破片群速度测量方法

提出了一种基于激光靶技术的战斗部破片群速度非接触式测量方法,该系统由激光幕、多路计时仪以及计算机组成。当破片群从两个激光幕中间飞过,多路计时仪记录每个破片飞过激光幕的时刻以及破片通过激光幕的位置,根据记录的数据以及激光幕的几何参数,计算出单个破片飞行速度、飞行角度以及飞行位置。该方法可以自动识别破片群中单个破片的过靶位置和实际飞行方向上的速度,从而可以准确测量破片群的飞行速度,有利于准确计算破片初速及破片速度衰减系数。

基于激光靶向扫描的掘进机位姿测量方法

智慧矿山是我国煤炭工业转型升级的发展方向,煤炭开采的智能化与无人化是煤炭工业发展的必由之路。掘进机是井工煤矿综合机械化巷道掘进作业的关键装备之一,其位姿的测量是控制掘进机自主行进与智能截割,进而实现巷道定向掘进的基础和前提,但现有的掘进机位姿测量方法或系统存在缺陷。为实现掘进机机身绝对位姿的测量,提出了基于激光靶向扫描的掘进机位姿测量方法,阐述了测量系统的组成及工作原理,研究了激光空间图形变换规律及测量系统中各坐标系之间的转换关系,建立了基于激光靶向扫描的掘进机位姿测量系统数学模型,解算了掘进机相对于巷道大地坐标系的绝对位置和姿态信息的数学表达式,分析了影响掘进机位姿测量精度的误差因素,得到不同测量距离和激光发射器间距情况下掘进机各位置和姿态参数测量误差的变化规律。结果表明:随着激光发射器间距的增加,误差减小。在测量次数为10次、测量距离为50 m的情况下,X轴精度小于1 cm,Y轴和Z轴误差较大,翻滚角精度小于0.1°,俯仰角精度小于0.4°,方向角精度小于0.6°。研究发现:测量系统的主要误差来源是激光标靶的激光光斑中心点坐标提取误差;增大激光发射器的间距以及合理规划激光标靶的安装姿态可减小位姿参数的测量误差。

Pt-ST/DVB疏水催化剂在激光靶制备工艺中的应用研究

氚靶制备工艺中的充氚手套箱内氚含量的及时监测和含氚气氛的净化处理是重要的一环。本工作研究在激光靶制备手套箱的氚净化系统上使用本实验室研制的一种大粒径疏水催化剂Pt ST/DVB替代原有亲水催化剂的可行性 ,并对该催化剂在系统运行中的一些参数进行考察。结果表明 :以自制的Pt

机载火炮对地攻击训练弹着点大范围探测激光靶

针对机载火炮对地攻击训练弹着点大范围探测需求,提出了基于宽波束、高重频脉冲激光测距技术的激光靶探测定位方法。提供了1种由4台激光探测器构成的开放式激光立靶在靶场的布设方案,建立了在空间坐标系中解算弹丸末端弹道参数的数学模型,给出了均值法和线性回归拟合法的定位误差修正。试验验证了这种激光靶探测及其数据处理的有效性,对于建立可在野外大范围内探测高速弹丸、客观评定训练成绩、安装和撤收方便的报靶系统提供了可行途径。

强激光靶耦合产生电磁脉冲信号处理方法研究

基于惯性约束聚变的激光靶耦合过程会产生大量的电磁脉冲,严重影响诊断设备的正常运行和测试数据的精确采集。该文采用Tikhonov正则化结合L-curve参数优化法,通过把电场、电压和传递函数的关系离散化,绘制L曲线图以确定最适正则化参数,从而对测试数据进行优化。结果表明,L-curve在成功消除病态数的同时还具有较强的抗噪声抗干扰性能,达到明显数据优化作用。

光敏管阵列激光靶基于横截面积分的体积估算

针对光敏管阵列激光靶体积估算现存的参数多、过程繁琐等问题,提出了光敏管阵列激光靶基于横截面积分的体积估算方法。该方法通过计算每个采样时刻物体遮挡X、Y轴的尺寸得到物体在该时刻的横截面积,再以物体在相邻采样时刻内运动的间隔位移为积分元对所有采样时刻物体的横截面积进行积分完成对物体的体积估算。仿真表明基于横截面积分的体积估算算法具有误差小、可靠性高的优点,在提高靶场测试的测试范围和测试精度方面,具有很大的实用价值。

激光靶耦合过程中的激光能量沉积方程

激光聚变靶物理研究用激光强度Ｉ随空间的变化来反映激光能量的沉积。目前激光靶物理研究使用的激光能量沉积方程在临界面处发散，讨论了造成这一非物理结果的原因，给出了合理的激光强度方程，并讨论了新旧两种激光强度方程对激光吸收的影响。

基于激光靶向跟踪的悬臂式掘进机位姿测量系统研究

掘进机位姿准确快速测量是煤矿巷道智能掘进的前提和基础。目前悬臂式掘进机位姿测量存在非绝对位姿测量、测量精度低、布置复杂或仅能测量少数位姿参数等问题,无法满足智能掘进需要。针对上述问题,在基于激光靶向跟踪的悬臂式掘进机位姿测量方法的基础上,设计了一种基于激光靶向跟踪的悬臂式掘进机位姿测量系统。该系统由激光跟踪装置和激光标靶组成,激光跟踪装置安装在巷道后方,发射激光到安装在悬臂式掘进机机身上的激光标靶上并跟踪激光标靶移动,通过求解激光跟踪装置、激光标靶、掘进机和巷道等坐标系间的转换矩阵即可测得掘进方向位置、偏距、高度、偏向角、俯仰角和翻滚角6个绝对位姿参数,实现了悬臂式掘进机在巷道大地坐标系中绝对位姿的全参数实时测量。分析了该系统的误差影响因素,仿真得到了其误差分布规律:随着掘进距离增加,掘进机姿态测量误差在一定范围内变化,偏距和高度测量误差呈线性增加趋势;在5~80 m测量范围内,掘进机偏向角、俯仰角和翻滚角测量误差分别小于1.4,1,0.03°,掘进方向位置测量误差小于5 mm,偏距和高度测量误差均小于20 mm。利用履带式机器人底盘搭建了位姿测量实验系统,开展了其在模拟巷道中的位姿测量实验,结果表明,掘进方向位置、偏距和高度测量误差均小于5 mm,偏向角测量误差小于1°,俯仰角测量误差小于0.6°,翻滚角测量误差可忽略不计,与仿真结果一致,证明了该系统的可靠性。

金属泡沫Al激光靶的研制

介绍金属泡沫 Ａｌ激光靶的制备工艺，并对金属泡沫 Ａｌ的密度、结构和成分进行了分析测试。

强激光靶耦合过程中激发的电磁脉冲诊断与分析

本文论述采用脉冲天线对激光靶耦合过程中产生的电磁脉冲信号进行采集,列举了在相同条件下,纳秒激光与几种靶相互作用激发的电磁脉冲信号,分析了靶型对电磁脉冲信号的影响,得出靶的对称性设计有助于抵消靶室内的电磁干扰的结论。并且,通过测量靶室内与靶室中心不同距离区域的电磁脉冲信号,总结出电磁脉冲在靶室内的传播规律。由于靶室内回波振荡的作用,随着远离靶室中心,脉冲幅值先减小,后增大。且随着距离增大,越靠近靶室内壁区域受到回波振荡的影响越大,进而导致电磁脉冲持续时长增大。通过回波振荡论证测试与屏蔽实验,得出回波振荡在靶室内电磁脉冲信号中占有较大比重的结论。诊断设备的安放应尽量避免靶室中心与靠近靶室内壁区域。

多种X光激光靶的研究

Ｘ光激光靶是Ｘ光激光实验重要组成部分。针对不同Ｘ光激光打靶方案，开展多种Ｘ光激光靶的制备和参数测量。

大面积激光靶的计时系统

介绍了大面积激光靶计时系统的硬件和软件两个部分。对电路的工作原理进行了详细论述 ,根据电路结构对程序流程图进行了介绍 。

机载火炮对地攻击训练激光靶误差处理

针对机载火炮对地攻击训练激光靶探测弹着点存在误差的问题,提出了在机载火炮单射条件下剔除特异点后求平均值,连射条件下多个弹着点采取回归拟合分析求取拟合点来代替实测点等数据处理方法,并对其有效性进行了检验,对于减小激光靶探测误差、更客观地评定训练成绩具有一定的实际意义。

激光靶耦合问题的二阶精度重映算法研究

任意拉格朗日欧拉方法被认为是解决2维流体力学大变形数值模拟的有效途径之一。以激光黑腔靶耦合问题为背景,结合质量流的物理意义,提出了一种二阶守恒物理量重映的算法,并利用1维激光靶耦合程序对方法及其可行性进行了考察,结合物理问题调整网格,用较少的网格得到了与较多网格拉氏计算同样的结果。为算法在2维LARED-H程序中的应用奠定了基础。

激光靶冲量形成及实验研究

文中分析了激光与靶表面相互作用过程中表面压力的产生和靶冲量的形成，并应用靶摆偏移技术，测量脉宽１５ｎｓ的低能量、高功率ＹＡＧ激光作用于不同材料靶表面的位移，获得了不同作用条件下的冲量以及冲量耦合系数。

物理实验用无胶斑激光靶研制

文章简述了无胶斑激光靶的制备工艺。原先的平面靶是将靶杆直接放到金圆盘靶平面上用胶粘接,现在是金圆盘本身长出连接金丝,使金丝与靶杆用胶粘接,从而避免了金圆盘表层有胶。在电火花加工过程中,工具和工件之间的脉冲火花放电产生局部,瞬间的高温把金属材料逐步蚀除掉,因此工具与工件之间无相互作用力。在微细加工方面有独特的优势。重要的是一次加工成型,既保证了加工精度,又提高了加工效率,省时省力。无胶斑激光靶的研制成功,消除了激光靶表面上的胶斑,同时也提高了激光靶的装配质量,使激光靶的制造精度得以提高,为物理实验提供了条件。

基于光敏管阵列激光靶的算法设计及应用

在进行武器测试实验过程中,光敏管阵列激光靶技术因其高测试精度、强干扰能力而应用于靶场中对运动目标的参数进行测量。通过FPGA采集存储数据,FT245TRL传输数据,并设计算法以实现对物体的各项参数的测算。实验表明,设计的数据处理系统与算法能够实现快速的数据采集与分析并计算结果,对于光敏管阵列激光靶的研究与应用具有很大的推动作用。

激光靶海量通道信号模块化并行采集系统设计

为了解决测试弹幕武器弹着点激光靶信号通道过多的难题,提出了模块化的系统组成以及基于现场可编程门阵列加中央处理器的并行数据采集方案,分析了被测弹丸飞行参量及数据采集和存储速度要求,给出了平行阵列激光靶的坐标定位原理,设计了结构简单、可靠性高的光电检测电路,推导了电路灵敏度调整方法,并进行了数据采集实验验证。结果表明,该系统易安装调试、工作可靠性高,采集和存储速度满足弹幕武器密集度测试需要。

激光靶丸全表面检测与功率谱特征评价

本工作基于靶丸全球面测量的经纬迹线法,应用由原子力显微镜、精密回转气浮轴系及辅助转位轴系等组成的靶丸表面形貌测量系统,对直径0.34 mm的空心塑料靶丸表面进行了测量实验。实验选择了圆周9条经圆(间隔20°),每个经圆方向上纬圆间隔10μm,最大偏移20μm的方案,获取了靶丸全球面的经纬测量迹线,并对测量结果进行了模数-功率谱特征曲线和表面均方根粗糙度的分析。