編碼式光幕立靶測(cè)試系統(tǒng)的研究
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在輕武器的生產(chǎn)和研制的彈丸質(zhì)量評(píng)定中，要求測(cè)試彈丸速度以及測(cè)量彈丸在靶面上的散布情況，即射擊密集度。射擊密集度是低伸武器射擊性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它與武器效能有關(guān)。傳統(tǒng)測(cè)量射擊密度是在預(yù)定的彈道上豎立硬紙靶．射擊一定次數(shù)后，人工測(cè)量紙靶上留下的彈孔。該方法操作簡(jiǎn)單，但測(cè)量結(jié)果不夠客觀，測(cè)量精度不高。目前射擊實(shí)驗(yàn)大多采用無(wú)形靶，包括聲靶，光電靶以及基于無(wú)線電測(cè)量等。激光光幕靶是光電靶中的一種，它主要由激光系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成。激光系統(tǒng)由激光二極管和激光束構(gòu)成網(wǎng)格，網(wǎng)格的間距根據(jù)武器彈丸大小進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)彈丸將激光束切斷時(shí)，相應(yīng)的二極管產(chǎn)生一個(gè)脈沖，經(jīng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。以光電轉(zhuǎn)換為原理的光纖編碼立靶測(cè)試系統(tǒng)具有測(cè)量精度高、有效靶面大等優(yōu)點(diǎn)，但是其光纖編排工藝復(fù)雜，測(cè)量結(jié)果不是彈道預(yù)定點(diǎn)的著靶位置，室內(nèi)同樣需配置人工光源，且組成較大靶面時(shí)成本大、系統(tǒng)復(fù)雜。因此，為了構(gòu)建低成本、大面積、高精度的立靶精度測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)信號(hào)接收電路編碼，并與平行光幕設(shè)計(jì)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)彈丸坐標(biāo)的測(cè)量。
2 光電靶原理及結(jié)構(gòu)
光電靶是利用光源與透鏡組合發(fā)射平行光束，光電二極管接收，形成垂直交叉的光路網(wǎng)隔，網(wǎng)隔距離(二極管間隔)是由子彈直徑確定。其數(shù)目則根據(jù)子彈直徑和靶面的大小確定。彈著點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。
傳統(tǒng)的目標(biāo)靶紙置于光電靶前，兩靶同軸。當(dāng)子彈擊中靶面時(shí)，子彈遮擋住X軸、Y軸各一束光路，改變對(duì)應(yīng)的光電二極管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，此時(shí)，所有的光電二極管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)都已被編碼，編碼后的數(shù)字信號(hào)由計(jì)算機(jī)處理后即得到子彈擊中靶面的位置。這其中，光電二極管能否檢測(cè)子彈快速遮擋光路這一動(dòng)作，主要由光電二極管的響應(yīng)時(shí)間決定。通常子彈擊中靶的速度小于l 000 m／s，被遮擋光路的有效長(zhǎng)度大于5 mm，由此得出子彈遮擋光路的時(shí)間大于5 ms，而普通光電二極管的響應(yīng)時(shí)間小于0．1 ms，因此可滿(mǎn)足測(cè)量要求。
3 平行光幕系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
平行均勻矩形光幕系統(tǒng)由半導(dǎo)體激光器、光闌、鮑維爾透鏡、焦距為650 mm的菲涅爾透鏡和光敏二極管陣列組成。平行光幕系統(tǒng)選用點(diǎn)狀半導(dǎo)體激光二極管作光源，具有體積小、效率高、成本低、無(wú)需高壓電源、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。使用光闌選取激光器點(diǎn)光斑中間光強(qiáng)比較均勻的部分。鮑威爾透鏡是一種光學(xué)劃線透鏡，使激光束通過(guò)非球面透鏡最優(yōu)化地劃成光密度均勻、穩(wěn)定性好、直線性好的一條直線，達(dá)到線形激光整形的目的。利用菲涅爾透鏡的平行聚焦特性，讓點(diǎn)光源從菲涅爾透鏡的焦點(diǎn)發(fā)射，經(jīng)過(guò)它之后形成平行光。圖2為平行光幕系統(tǒng)圖。
評(píng)論