收发一体化光幕靶测试技术研究

论文摘要

本文在现有的光幕测试技术基础上,针对收发一体化光幕靶的设计展开研究,提出了利用前表面反射镜将光幕靶的发射装置射出的光线反射,使得发射装置与接收装置集成在一个机构上,形成收发一体的新型光幕靶。文中介绍了收发一体化光幕靶的基本工作原理,提出了利用650nm线结构光,通过平面反射镜的方式形成大面积扇形探测光幕的方案。文中对有效光幕区内的光功率密度的分布进行了分析,在此基础上对该装置光源、电路和弹丸着靶位置等因素对测试灵敏度的影响进行了深入的研究。设计的光幕靶电路采用多个PIN型光电二极管并联构成接收阵列,在接收装置中设计有光电转换电路、前级放大电路、后级处理电路。最终设计了330mm×400mm靶面的收发一体化光幕靶样机。在实验室用气枪弹对研制的收发一体化光幕靶装置进行了实弹射击验证,实验结果表明收发一体化光幕靶原理可行,系统的主要技术指标达到预期的设计要求。文中提出的方法改进后可以实现更大面积的大区域光幕,用于各种尺寸的室内靶道实现常规弹丸初速和末速的测量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 测速技术的发展
• 1.2.1 网靶
• 1.2.2 通靶
• 1.2.3 线圈靶
• 1.2.4 高速摄影测速
• 1.2.5 天幕靶
• 1.2.6 光幕靶
• 1.2.7 阵列点激光靶
• 1.3 国内外光幕靶技术发展
• 1.3.1 国内研究现状
• 1.3.2 国外研究现状
• 1.4 本课题研究的目的与意义
• 1.5 论文的主要内容
• 2 收发一体光幕靶总体方案设计
• 2.1 光幕靶设计的总体方案
• 2.2 光源及反射镜的选取
• 2.2.1 常用光源
• 2.2.2 光源的确定
• 2.2.3 前表面反射镜的选取
• 2.3 接收器件的选取
• 2.3.1 PIN光电二极管
• 2.3.2 接收器件BMV系列介绍
• 2.3.3 接收器件的对比及确定
• 2.3.4 接收光阑
• 2.4 结构设计
• 2.4.1 光源的固定及调节
• 2.4.2 平面反射镜的固定及调节
• 2.5 原理试验
• 2.6 本章小结
• 3 收发一体光幕靶硬件电路设计
• 3.1 电路整体方案
• 3.2 半导体激光器的供电电路
• 3.3 光电信号的采集与放大电路的设计思想
• 3.3.1 光电转换电路
• 3.3.2 信号放大电路的设计
• 3.4 电路设计
• 3.4.1 光电转换电路
• 3.4.2 前级放大电路
• 3.4.3 后级放大电路
• 3.4.4 后级抗干扰电路
• 3.5 本章小结
• 4 灵敏度分析
• 4.1 灵敏度
• 4.2 光源对灵敏度的影响
• 4.3 接收器件性能、布放对灵敏度的影响
• 4.3.1 接收器件的性能对测试影响
• 4.3.2 排列间隙对灵敏度的影响
• 4.4 放大电路对灵敏度的影响
• 4.5 弹丸触靶坐标对灵敏度的影响
• 4.6 其他因素对灵敏度的影响
• 4.7 本章小结
• 5 实验及结果分析
• 5.1 实验内容
• 5.2 偏置电阻对接收信号的影响
• 5.2.1 试验设备及试验方法
• 5.2.2 实验波形
• 5.2.3 实验波形分析
• 5.3 放大倍数、光源能量对接收信号的影响
• 5.3.1 试验设备及试验方法
• 5.3.2 实验波形
• 5.4 射击位置对光幕靶灵敏度影响
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 6.1 论文总结
• 6.2 下一步展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢