探测距离对光幕系统探测灵敏度影响研究

针对探测距离会对光幕系统探测灵敏度产生影响,分别建立弹丸进入系统时遮挡激光产生的光通量变化与系统接收弹丸反射激光功率的数学模型,得到最终弹丸过靶产生的光功率变化的数学模型,根据能够引起系统响应的最小光功率,得出了弹丸处于不同探测距离条件下光幕系统能够探测最小弹丸的尺寸,最后通过实验对数学模型结果进行验证。该研究对于根据所需探测灵敏度设计合理探测靶面,具有重要意义。

基于光幕阵列的近炸引信炸点坐标测量方法

针对毁伤评估及引战配合仿真中引信炸点测量数据缺乏的问题,提出了一种光幕阵列配合炸点火焰探测原理的近炸引信炸点坐标测量方法。使用2台三光幕探测器和1台单光幕探测器构成7光幕阵列,当带有近炸引信的弹丸穿过光幕阵列的所有探测幕面时,光幕阵列系统可测量得到弹丸的飞行速度、弹丸飞行速度方向的俯仰角、方位角和弹丸的着靶坐标,弹丸在炸点火焰探测器视场内爆炸时,便可利用爆炸时刻值进一步计算得到近炸引信空间炸点三维坐标。依据多光幕阵列测量原理和布置的光幕阵列建立了炸点坐标曲线测量模型,并对炸点坐标测量误差进行了仿真和分析,通过误差仿真得到的炸点三维坐标的最大测量误差分别为7.81 mm,11.66 mm和9.817 mm。模拟实弹实验炸点三维坐标的最大测量误差分别为5.9 mm,8.2 mm和8.4 mm,与理论仿真结果一致,验证了所建立测量模型的可行性和准确性。本文研究的测量方法可实现近炸引信弹丸在终点弹道段受到空气阻力和重力影响下的炸点坐标的测量,该测量方法完全满足近炸引信空间炸点三维坐标的测量需求。

光电阵列动态扫描式弹丸坐标及速度测量方法

针对组合光幕立靶结构中存在的探测精度低、光幕不均匀、结构复杂以及靶面拼接时易重合且测速困难等问题,提出一种光电阵列扫描式坐标及速度的测量方法。采用两排式的多个红外发光管等间距分布组成的阵列作为发光阵列且多个光电二极管等间距分布组成的阵列作为探测阵列,发光阵列与探测阵列交错排布无缝拼接构成光电阵列坐标靶。系统靶面分别依次点亮红外发光管和选通光电二极管且以此循环工作呈动态扫描状态。模拟实验表明,x轴和y轴实际测量误差分别为1 mm和1.1 mm,系统的速度实验最大误差为0.13 m/s,表明光电阵列动态扫描弹丸坐标及速度测量方法可行。

基于移动激光扫描的行道树靶标实时检测

针对行道树靶标实时检测的问题,本研究基于随机森林(random forests, RF)的逐点检测算法,建立一个能够实时且准确检测行道树点云的分类器。本研究所用点云为一段230 m的校园人行道,根据点的三维坐标、回波次数和回波强度信息基于立方体邻域提取宽度、深度、高度、次数、强度、维度和密度特征,然后根据这些特征的贡献度大小保留5个特征。对比了邻域搜索算法、点云特征数量、决策树数量和检测算法,并研究了点云密度对分类器性能的影响。结果表明:采用的立方体邻域特征提取时间比球域缩短了11.85%;在筛选特征过程中检测器性能基本稳定,特征筛选后提取特征时间缩短了65.40%,平均每帧点云的特征提取时间仅为24.72 ms;在考虑误差下降梯度和检测时间的前提下,决策树数量定为13;对比基于Boosting算法的行道树检测算法,本研究方法实时性更强;点云密度不断下降直到原来的1/20过程中,检测器性能保持平稳,表明该方法能够有效识别不同密度的行道树点云。本研究方法能够实现行道树靶标实时检测。

原向反射式大面积三角形探测光幕灵敏度分布

分体式大靶面测试系统的探测光幕灵敏度直接影响飞行弹丸速度测量的精度。可在散布不大的情况下,使用反射膜与激光器代替矩形大面积测试系统中的人工光源,简化测试系统。对新建的三角形探测光幕的灵敏度进行了分析,综合考虑激光器在不同传播距离处的光强度衰减、空间的非均匀性分布及反射膜逆反射系数和镜头离轴效应等因素,采用数值仿真和实弹试验的方法,将同一弹径的弹丸穿过光幕不同位置时的灵敏度等效到同一基准点进行归一化分析。结果显示,镜头离轴效应对灵敏度影响最大,激光器空间非均匀性分布影响最小。在3.5 m×2 m(宽×高)的直角三角形探测光幕区域进行实弹试验,其结果与仿真结果一致,距镜头越近,灵敏度越高;反之越低。研究结果可为类似原向反射式大面积探测光幕的工程设计提供参考。

镜头式光幕探测灵敏度分布规律研究

针对室内大靶面探测光幕的试验与测试需求,研究了扇形光幕和矩形光幕的工程实现。分析了探测光幕的工作机理,依据光学系统的光照度分析理论,推导出弹丸在探测光幕面内不同位置穿过时引起的光通量变化量计算公式,利用Matlab计算出整个幕面的灵敏度分布规律。采用气枪弹在幕面内不同位置进行了射击试验验证。试验结果表明:弹丸在幕面内的信号幅值与仿真计算的灵敏度分布规律吻合。所得结论对大靶面探测光幕的工程设计具有参考价值。

光电弹着点坐标检测技术的发展现状

总结分析了国内外光电检测技术在弹着点坐标测量应用的发展现状,概述了弹着点坐标光电检测技术的研究背景,然后重点阐述了测量弹丸着点坐标的技术分类及其原理,包括天幕靶,组合光幕靶,CCD成像法等,并分析了各种方法的优缺点,最后综合评估了弹着点坐标测量的发展趋势。

弹丸穿过梯形光幕过幕时刻提取算法研究

针对传统幕中触发时刻提取方法未考虑光幕幕厚分布不均匀而引入的测量误差,提出了一种弹丸以一定角度穿过光幕厚度呈倒梯形分布光幕的过幕时刻提取方法.通过分析光幕的空间分布,推导了相应的计算公式将弹尾到达光幕厚度中心面的时刻与弹丸穿过整个光幕时间的比值转换为中心面所在位置与弹丸在光幕中飞行距离的比值,利用迭代算法提取出弹尾到达光幕中心面的时刻,并计算出弹丸的外弹道飞行参数.实弹射击表明,算法在一定范围内可将六光幕阵列天幕立靶测量误差减小1mm.

高速物体速度测量反射式光幕光电性能研究

在使用区截装置的测速系统中,为了扩大靶面面积,适用于大口径的高速飞行物体的速度测量,系统采用没有反射装置的光幕做为靶面。通过理论分析了光幕探测距离的影响因素,并通过实验验证系统的实际探测性能,系统在距离镜头1 300 mm处,形成一个半径为400 mm的圆形有效探测区域,面积为0.502m2。在这个范围内,直径大于等于40 mm的物体通过时都可以被系统检测到。最后对其指标的改进根据不同的影响参数提出相应的解决方案。光幕靶在完成过靶目标探测的同时,简化了机械结构,易于调节,大大缩小了体积,减轻了质量,同时降低了成本,更加方便于野外实际应用。

红外光幕在地铁屏蔽门障碍物探测中的研究

针对现有地铁屏蔽门通过门速曲线的改变来探测障碍物的方法在检测最小尺寸为4 mm×40 mm的障碍物中所存在的不足,提出一种利用红外光幕的障碍物探测方法,并结合数字信号处理器(DSP)的无刷直流电动机控制技术和模糊PID控制算法来实现地铁屏蔽门障碍物的探测,最后在Matlab/Simulink环境中构建了整个系统的数学模型,并对系统在正常情况和遇到障碍物时的关门过程进行仿真分析。仿真结果表明:基于该方法设计的地铁屏蔽门障碍物探测系统可以解决现有地铁屏蔽门在障碍物探测方面的不足。

大靶面探测光幕灵敏度分析与修正

为了解决室内10 m×10 m大靶面探测光幕灵敏度分布不均匀的问题,研究了镜头光幕探测传感器灵敏度分布规律。依据镜头式光度学理论,分析了影响光幕探测灵敏度的主要因素,建立探测灵敏度数学模型,获得幕面内不同位置的弹丸过幕信号幅值变化趋势。最终提出了灵敏度修正方案,通过改变光幕靶不同位置光源的发光亮度,来实现探测幕面内灵敏度分布均匀化。修正后的探测光幕采用气枪弹验证可知,灵敏度能满足大靶面灵敏度均匀化要求。

心肌细胞传感器及其在生物医学中的应用

传统心肌细胞电生理的研究,因其对细胞的穿刺损害作用,难以实现长时程测量,同时也难以实现对细胞群体的多位点同时测量。该研究采用微机械加工技术开展了基于细胞传感器(cell-based biosensor)的微电极阵列(microelectrodearray,MEA)和光寻址电位传感器(light addressable potentiometric sensor,LAPS)等生物传感器技术,在传感器芯片表面培养了心肌细胞,并对其电生理特性进行了传感测量。该技术可对多个细胞同时进行长期、无损检测,在药物筛选、环境检测等生物医学领域具有良好的应用前景。

一种用于破片测速的环形光幕装置

针对现有平面形光幕探测装置无法测量任意方向飞行的破片速度问题,本文提出了一种探测幕面为环形的光幕测速装置构建方法.设计同圆心环形光源阵列与环形接收阵列,形成等间隔的2个圆柱形探测光幕面,准确测量任意方向飞行的破片速度.设计的装置中每个接收器件所接收的光照度值一致,消除了传统平面形光幕边缘光能量衰减的缺陷.结合现有光幕实现方法验证了测试方案的可行性,可有效探测任意方向飞行的破片速度.

可控狭缝光阑在光电探测靶中的应用研究

针对新研制的光电探测靶受背景光影响问题，提出将矩形活动狭缝应用于光电探测靶的设计，形成可控探测光幕幕厚，减弱强背景光的影响，提高光电探测靶的探测性能与测量精度；分析光幕幕厚与探测输出信号的关系；设计可控狭缝光阑，分析可调光阑对测量精度的影响，狭缝光阑设计在0．1～0．4mm连续可调。利用计算机与单片机相结合技术，实现远程准实时自适应调节，并将该方法应用于研制的LBS-1型立靶测量精度系统中，经实弹实验，采用可控光阑措施，可以改善光电探测靶探测性能。

原向反射式大靶面光幕探测灵敏度分布特性

为了解决光幕探测能力不足的问题,提出了一种基于原向反射原理的大靶面光幕探测方法,根据探测系统的测量原理,建立了灵敏度分布模型,揭示了探测系统的灵敏度分布规律。进行了仿真与实验,仿真与实验结果均表明:随着弹丸过幕坐标与入射角逐渐增大,系统探测灵敏度逐渐下降;随着弹丸直径逐渐增大,系统探测灵敏度随之增强。在设定的参数条件下,当靶面为4 m×4 m时,系统可对直径6 mm及其以上的弹丸探测,指标要求探测捕获率不小于98%,目前实验中还未发现漏测情况,可以实现全靶面有效探测;建立的探测灵敏度分布模型对工程实践具有指导意义。

光幕靶探测光幕光能及性能研究

为了能对更大规模的光幕靶提供必要的数据准备和理论基础,针对光幕靶探测光幕光能的性能进行了研究。通过分析了光幕靶的原理,以及对单个发光二极管的研究,并对其进行近似处理,建立数学模型,用数学代数和叠加的方法得出光幕内的光能分布。针对光幕的特性、目标的特性、以及探测电路特性,对光幕的探测性能能进行了分析。文中的研究为设计更大靶面高精度的光幕靶提供了理论依据。

面向产业需求的舞台灯光音响技术实验室的设计与建设

在国家推动高等院校产教融合改革的大背景下,针对文化产业中舞台演艺装备领域对专业技术人才培养存在特殊要求的问题,结合浙江传媒学院舞台灯光音响技术实验室建设的实践,阐述了建设舞台灯光音响技术实验室的必要性,提出了面向产业需求的舞台灯光音响技术实验室建设思路和建设方案,为高校建设舞台灯光音响工程技术型实验室提供了新思路。

激光光幕靶探测性能研究

为了改善光幕靶的探测性能,通过建立激光光幕靶的探测灵敏度模型分析了其探测性能。利用红外波段的线激光器构造光幕靶的发射光源,给出了线激光器数量与探测光幕盲区之间的关系;从探测灵敏度的定义出发,结合光幕靶的探测原理,建立了激光光幕靶的探测灵敏度计算模型,说明了靶面内光能分布情况,分析了影响激光光幕靶探测性能的因素。利用仿真对比了激光光强与可见光LED的光强,并说明了激光光幕靶的探测灵敏度与激光器功率的大小成正比。通过实验验证了激光光幕靶的探测性能要明显优于以可见光LED构造光源的传统光幕靶。

大面积三角形探测光幕灵敏度空域分布分析

分体式探测光幕实现室内靶道弹丸初速测试时,探测光幕的灵敏度直接影响初速测量的精度。研究了线光源配接镜头式接收装置组成大面积三角形探测光幕的灵敏度分布,考虑光学镜头离轴效应和线光源随距离衰减现象,将探测光幕内不同位置处光照度等效到线光源处,假设光幕厚度均匀,弹长始终大于幕厚,弹丸遮挡探测光幕所形成的面积与当前区域光幕截面积之比等效为弹径与当前位置处光幕宽度之比。在4.8 m×2.4 m三角形探测光幕上进行理论仿真与实弹试验验证,仿真分析与实弹试验结果一致,靠近镜头处灵敏度大,远离镜头处灵敏度小,且关键探测区域内模拟电压幅值标准差为0.05 V,均匀性符合测试要求。研究结果可为三角形探测光幕的工程设计提供参考。

数控龙门深孔钻床的设计分析

通过对数控龙门深孔钻床的分析,提出了机械结构设计和数控系统的改造设计。运用机电一体化知识进行改进设计,总体上提出了双光栅检测,伺服液压缸、液压阀控制,钢丝绳调整横梁和动力头的平衡,数控系统进行差值比较,达到微量补偿的方法。