靶场光电测试技术.ppt

——西安工业大学光电工程学院兵器靶场光电测试技术1 绪论本节讲述主要内容：弹丸速度测量方法 1 网靶 2 箔靶 3 线圈靶 4 雷达 5 天幕靶原理、组成、光机结构设计1.2 弹道学基本知识膛亚测量初速 测量飞行姿态立靶坐标测量落点测量枪管壁温的测量跳角测量2 弹丸速度测试技术物体速度测量特殊性：没有一个标准的速度值可供参考2.1 测速技术概述常用测速方法： 线圈靶光幕靶天幕靶声 靶网 靶 锡箔靶多普勒雷达测速接触型测量装置非接触型测量装置 ：不干扰弹丸飞行 ，可以重复使用， 测速效率高，可以 测量携带真实引信 的弹丸2.2 网靶测量原理：靶面由金属丝缠绕而成，弹丸撞击靶面金属丝断裂 给出测时仪启动和停止信号 优点：系统稳定可靠，只有当弹丸穿越靶面时靶才有信号输出 缺点：每测量一发必须重新将打断的线接好，费时费力测量精度不高2.2 锡箔靶测量原理：靶面由两张锡箔纸中间夹杂绝缘材料制成，弹丸穿过靶面 时，导通两张锡箔纸，给出测时仪启动和停止信号 优点：系统较为稳定可靠，只有当弹丸穿越靶面时靶才有信号输出在不重孔的情况下可以重复使用多次 缺点：弹丸不能携带真实的引信，测量精度一般。

2.2 声靶测量原理：依靠弹丸激波对其速度进行测量 优点：不受天空亮暗的影响 缺点：对场地要求较高，容易受风等因素的影响，测量误差大 ，只能测量速度大于声速的弹丸2.2 线圈靶测量原理：螺线管线圈感受由于弹丸运动引起的磁场变化而产生电信号 优点：弹丸不与测量装置发生接触 缺点：一般弹丸需要磁化，比较麻烦线圈一般不容易做大，经常有弹丸打坏线圈电磁感应定律：线圈中产生的感应电动势等于线圈中的磁通量随时间的变化率磁通量磁感应强度磁导率感应电动势磁场强度线圈靶结构图线圈靶结构示意图 1 接线柱 2 屏蔽盖 3 线圈框 4 感应线包 5励磁线包2.2 雷达测速原理2.2 天幕靶原理天幕靶测速系统组成框图天幕靶的优点： 靶面大，探测距离远;能连续 重复工作；不需要人工光源; 对于仰角射击的测速具有很大 的优越性 2.2 天幕靶组成• 镜头 • 狭缝 • 光电探测器件 • 信号处理电路 • 调节结构2.2 光机结构 2.2 天幕的形成图1 天幕靶狭缝光阑 图2 天幕形成原理图狭缝和天幕靶2.2光电探测器件线阵CCD器件：普通器件频响、灵敏度不 够；高频响、高灵敏度器件价格昂贵光电二极管：面积小.光电管：感光面积大，频响高，灵敏度高。

常用光电转换器件天幕靶电路组成2.2 弹尖触发弹尖触发方式示意图2.2 弹尾触发弹尾触发方式示意图天幕靶主视图和俯视图2.2 天幕靶性能参数及其意义ü 视场角：单位“度” ，探测天幕的角度JYJ-90 型24度）.ü 灵敏度：单位”倍弹径”，指天幕靶能够探测弹丸 的最高距离除以弹丸的直径JYJ－90型：300～ 800倍弹径）…ü 测速精度：测得速度值与真实值之间的最大误差 （0.1％）• 测速仪器—GD-79型天幕靶 • 【简介】我 国最早的测 速天幕靶， 79年研制， 至今有些单 位仍在使用 但大多电 路已经老化 ，且原电路 不具有抗蚊 虫干扰等功 能JYJ-90型天幕靶【用途】 该靶是为兵器行业所属各测速校验站而研制的测 速校验仪器，因此也称为校验级水平天幕靶可以作为测 速靶检验级仪器，也可以用于多种枪炮弹速的精确测量一体化仰角水平天幕靶【用途】主要用于测试发射仰角大于10º的各种武器 弹丸的初始速度英国AVL公司460型天幕靶• 特点： • 防雨防水； • 水平射击和仰角 射击两用；2.2 天幕靶的改进和发展Ø 1 大的探测视场角Ø 2 高的探测灵敏度Ø 3 高的时间测量精度Ø 4 布靶方便性设计Ø 5 天幕靶防水设计1 大的探测视场角1 大的探测视场角• 反射镜原理… • 透镜组… • 光锥原理… • 光纤汇聚… • 镜头拼接…大靶面天幕的形成XGK-04型广角天幕靶• 【用途】平伸弹道末端 弹丸速度的测试及散布 范围大的弹丸的测试, 比常规天幕靶视场大。

2 高的探测灵敏度• 合理选取天幕靶镜头… • 合理设计天幕靶狭缝光阑的宽度 … • 合理选取光电转换器件 … • 高信噪比信号放大电路设计 …3 高的时间测量精度• 采用软件的方法计算弹丸飞行时间4 布靶方便性设计• 增加水泡 • 增加激光瞄准 • 底座改进• 加干燥剂 • 加垫圈密封5 天幕靶防水设计合理的设计---衬垫压缩量为25%不合理的设计---衬垫过容不合理的设计---衬垫的压缩量＞25 %1.1导电密封衬垫安装槽的设计（三）(3) 安装槽槽深的设计：• 安装槽槽深的设计是关键：——决定了导电密封衬垫的压缩量——决定了衬垫的外形 • 通常O型圈和D型圈的压缩量应控制在18 ~ 25%，不要超 过30%1.1导电密封衬垫安装槽的设计（四）(4) 安装槽槽深的设计实例：以O型圈为例，当槽深为H：H =导电密封衬垫直径（高度）×（1-衬垫的压缩率%）简化成： H = O型圈直径×0.75如：φ2的O型圈：其槽深通常为： 1.5mm；压缩量为18%时，槽深为：1.6mm1.1导电密封衬垫安装槽的设计（五）(5) 安装槽槽宽的设计： • 当槽深确定后，槽宽W是H的函数：槽宽W= O型圈截面积÷H（槽深）×（110%~120%） • 通常结构设计师非常关注槽宽，取较小的槽宽来减小设备 的壁厚，从而减轻设备重量。

但槽宽的设计必须考虑适当 的余量，以防止衬垫的“过容”； • 槽宽的设计还应考虑加工的公差配合情况1.1导电密封衬垫安装槽的设计（六）安装槽的设计实例（以O型圈为例）： O型圈直径 （mm）槽深 （mm）槽宽 （mm）压缩量 （%）φ10.741.5526%φ21.502.3125%φ32.46/2.253.10/3.2518%/25%2 弹丸立靶坐标测量• 靶板法（纸靶、网靶） • 四光幕交汇测量法/六光幕交汇测量方法 • CCD测量方法 • 声靶测量方法纸靶法网靶四光幕交汇测量方法四光幕交汇测量方法四光幕交汇立靶存在问题1——速度误差四光幕交汇立靶存在问题2——坐标测量误差六光幕立靶光幕形成图3 N形狭缝光阑板图4 N形缝光阑板在空中形成的光幕测量公式（1）弹道倾角（2）弹道偏角（3）速度测量（4）坐标测量XGK-05型天幕立靶【用途】天幕立靶是终点弹道理想的测试仪器一 次射击得到：速度、着靶位置、弹道倾角(俯仰角 和方位角)谢 谢 ！报告结束。