基于红外光幕靶的曳光弹测试技术研究

论文摘要

红外光幕靶是利用区截装置的原理,通过测量弹丸穿过不同光幕的时间间隔,并根据两光幕之间的距离,进而换算出弹丸的飞行速度。曳光弹作为一种特种弹应用广泛,但是由于曳光弹尾部的曳光干扰,会影响红外光幕靶产生误触发信号或是不能捕捉住弹丸过靶信号,影响了测试的准确度和灵敏度,因而曳光弹的测试也成为了目前亟待解决的一个难题,本文在总结红外光幕靶测速系统的组成和工作原理的基础上,研究了一套可行的曳光弹测速系统。调试并制作了整个测速系统的电路部分,分析了影响系统灵敏度和准确度的因素。论文在分析了红外光幕靶的测速原理以及曳光弹的飞行特征的基础上,首先完成了测速系统部分的信号采集与调理电路设计,主要包括红外发光二极管阵列发射电路,光电二极管阵列接收电路,低噪声放大电路,弹尖、弹底触发电路,抗干扰滤波电路,驱动电路部分的电路设计,通过对曳光弹过靶信号的分析,针对不同口径的曳光弹过靶信号采用了不同的触发方式,使其能够准确抓到曳光弹通过光幕靶的过靶信号,并针对曳光弹测试过程中遇到的干扰采用了数字化的滤波电路设计,其次,在结构部分增加了抗干扰措施,使得曳光弹通过光幕时受到的干扰降低。最后对实验数据进行了处理并简单分析了电路各个部分造成的测试误差,以便于进一步提高电路性能。通过在某靶场的实际使用中,表明了所设计的测速系统可以满足测试要求,测试精度高并且工作稳定,适用于曳光弹与其它多种通用弹的速度测试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 曳光弹速度测量的意义
• 1.3 曳光弹测速发展与研究现状
• 1.3.1 曳光弹基本原理
• 1.3.2 曳光弹速度测量方法、现状和发展
• 1.4 课题研究意义
• 1.5 课题的来源与背景
• 1.6 课题研究的主要内容
• 1.6.1 前端的信号采集与调理电路设计
• 1.6.2 红外光幕靶结构改进
• 1.6.3 整个系统进行测试精度分析
• 1.7 本文的章节安排
• 2 基于红外光幕靶的曳光弹测速系统原理
• 2.1 红外光幕靶基本原理
• 2.2 红外光幕靶结构组成
• 2.2.1 靶架
• 2.2.2 靶体
• 2.2.3 电控箱
• 2.3 红外光幕靶飞行速度计算公式
• 2.4 基于红外光幕靶的曳光弹测试系统改进
• 2.5 本章小结
• 3 红外光幕靶系统电路设计
• 3.1 红外发光二极管发射电路设计
• 3.1.1 红外发光二极管特性和参数
• 3.1.2 常用驱动电路
• 3.1.3 驱动电路设计
• 3.2 红外光电二极管接收电路设计
• 3.2.1 红外光电二极管工作原理
• 3.2.2 光电二极管的工作原理及选择
• 3.2.3 光电二极管的特性和参数
• 3.2.4 接收电路设计
• 3.3 放大电路设计
• 3.3.1 常用的放大电路形式
• 3.3.2 放大电路设计
• 3.4 信号触发电路设计
• 3.4.1 弹尖触发
• 3.4.2 弹底触发
• 3.4.3 触发方式选择
• 3.4.4 触发电路设计
• 3.5 滤波电路
• 3.5.1 CPLD开发技术及应用
• 3.5.2 曳光弹测试中常见干扰
• 3.5.3 电路原理
• 3.6 驱动电路
• 3.7 整体电路设计
• 3.8 小结
• 4 红外光幕靶系统结构改进
• 4.1 红外光幕靶抗光干扰措施改进
• 4.1.1 发射部分
• 4.1.2 接收部分
• 4.2 红外光幕靶操作事项
• 4.3 曳光弹实弹测试实验对比
• 5 试验数据处理与分析
• 5.1 误差分析的作用
• 5.2 误差计算公式推导
• 5.3 测距带来的误差
• 5.4 测时带来的误差
• 5.4.1 放大电路引起的误差
• 5.4.2 信号驱动电路引起的误差
• 5.4.3 CPLD器件和光电隔离电路引起的误差
• 5.4.4 误差综合
• 5.5 试验与分析
• 6 结论
• 6.1 论文总结
• 6.2 今后的努力方向
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢