轻武器声电自动报靶系统关键技术研究

论文摘要

超声探测技术是利用计算机来处理、分析超声波信息的一项技术。随着计算机科学技术的巨大进步,超声探测技术研究和应用的领域正在迅速的延伸。超声探测技术具有前所未有的应用价值和适用性。作为一种新型自动报靶技术,基于超声探测技术理论的自动报靶系统正是在这样的技术背景下发展起来的。论文以枪械类轻武器生产企业实际情况为研究对象,利用超声波传感器采集超声波信号,通过AT89C52单片机将时差信号利用RS-485总线采集到计算机中,利用所建立的测试模型得到弹丸在靶纸上的着靶点,进而计算出枪械类武器的各种射击试验参数。本论文首先介绍了系统的基本组成、系统要实现的功能和系统需要达到的技术指标,对整个系统进行了总体的规划、设计,给出了总体解决方案;结合弹丸空气动力学技术研究了弹丸超音速飞行所致激波的特性,阐述了弹丸近场激波形态与超音速飞行工况之间的关系,同时研究了声爆这种声学现象产生的机理和接收这种激波的传感器必须具备的特性;然后分析了建立数学模型时要考虑的影响系统精度的几个关键问题;接着,从算法角度深入分析了以前所建立的数学模型,在此基础上建立了新的数学模型,该模型在传感器的安装、布置上更为灵活,同时弹丸着靶坐标测量方式简单,系统响应速度快;最后根据对弹丸激波信号频谱特性和传感器性能指标的分析研究,给出了弹丸激波传感器所要求的各项指标,并完成了超声报靶系统相应电路初步设计。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题意义
• 1.3 国内外技术状况
• 1.3.1 国内外自动报靶系统的检测方案
• 1.3.2 国内外声电自动报靶系统的研究情况
• 1.4 论文主要内容
• 2 系统总体方案设计
• 2.1 系统基本功能与技术指标
• 2.2 系统基本工作原理
• 2.3 系统组成结构与应用模式
• 2.4 系统总体功能框图
• 2.5 本章小结
• 3 激波与声爆理论
• 3.1 超声波特性
• 3.2 激波的形成
• 3.2.1 圆锥激波
• 3.3 声爆理论
• 3.4 弹丸激波传感器分析
• 3.4.1 传感器的特性
• 3.4.2 超声波传感器原理
• 3.4.3 弹丸激波信号频谱特性
• 3.4.4 声电靶中超声波传感器性能分析与选择
• 3.5 本章小结
• 4 系统数学模型的建立
• 4.1 数学模型需要解决的问题
• 4.2 系统数学模型
• 4.2.1 三角算法
• 4.2.2 系统数学模型
• 4.3 系统数学模型验证
• 4.4 本章小结
• 5 系统硬件电路设计
• 5.1 系统电路结构图
• 5.2 系统激波信号采集电路设计
• 5.2.1 前置放大电路设计及其器件的选择
• 5.2.2 高通滤波电路设计
• 5.2.3 二级放大电路与电压比较电路设计
• 5.3 系统时差测量电路控制器的选择及其资源
• 5.3.1 时差电路控制器的选择
• 5.3.2 AT89C52 的定时器/计数器
• 5.3.3 AT89C52 的串行接口
• 5.4 系统时差测量电路设计
• 5.4.1 单片机时钟与复位电路
• 5.4.2 外部时差信号捕捉电路设计
• 5.5 系统总线电路设计
• 5.5.1 RS-232 总线与RS-485 总线
• 5.5.2 系统总线RS-485 的运用
• 5.5.3 RS-485 总线电路设计
• 5.6 系统抗干扰措施
• 5.7 本章小结
• 6 总结及展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录