高速近红外光电引信低成本控制技术研究

论文摘要

本文研究的是大量使用的航空训练弹用光电触发引信的低成本控制器,目的在于使航空训练弹在距离地面一定的高度上触发,准确判断航弹落点,更有效地进行训练结果的评估。使用本光电引信控制器的航空训练弹,主要使用于各种目标物,其中典型目标如草地、土壤等。为了满足大量使用的要求,本文对引信控制器低成本、小型化所涉及的若干关键技术展开研究。本文的主要研究工作如下:1.研究了主动式光电近炸引信的作用原理和控制结构,提出一种基于近红外LED的光电结构,作为高速近红外光电引信控制器的低成本、小型化技术方案。2.分别研究了三角定距法和能量定距法两种光电探测作用体制的原理,在此基础上分别提出两种光学结构的布局方式。综合考虑性能、结构和成本要求,选择了基于能量定距法的光学结构布局。3.讨论了主动式光电引信控制器的照射光源、探测器和光电控制结构。以红外辐射理论为基础,分别从照射光源和探测器的工作原理出发,确定了照射光源的驱动方式和探测器的工作模式,对控制器的作用距离进行计算,并确定了合理的光源配置方案。在理论分析与计算的基础上,提出一套光电引信控制器的发射电路与接收电路的低成本、小型化的技术方案。4.完成了光电引信控制器对典型反射面的静态作用距离测试,得出了控制器对不同反射面的有效作用距离范围,并对控制器的响应时间进行了分析。针对测量数据对测试结果进行分析,讨论了影响作用距离的主要因素。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 近炸引信简介
• 1.1.1 近炸引信作用原理
• 1.1.2 主动式近炸引信
• 1.1.3 近炸引信的特殊要求
• 1.2 基于近红外LED 的光电近炸引信控制器
• 1.2.1 红外光电近炸引信特点
• 1.2.2 近红外光电近炸引信控制器工作原理
• 1.2.3 光电引信设计要求
• 1.3 论文主要研究内容
• 第二章 光电引信控制器光学结构研究
• 2.1 光电引信光学系统综述
• 2.2 光电引信控制器光学结构
• 2.2.1 基于三角定距法的光学结构
• 2.2.1.1 三角定距法的作用原理
• 2.2.1.2 基于三角定距法的光学结构方案
• 2.2.2 基于能量定距法的光学结构
• 2.2.2.1 能量定距法的原理
• 2.2.2.2 基于能量定距法的光学结构方案
• 2.2.3 光电引信控制器光学结构布局的选择
• 2.3 透镜光学材料
• 2.4 菲涅尔透镜应用
• 2.5 补充设计（滤光片/镀膜）
• 2.6 本章小结
• 第三章 光电引信控制器低成本技术方案研究
• 3.1 近红外光源原理
• 3.1.1 红外点源辐射原理
• 3.1.2 近红外LED 的伏安特性
• 3.1.3 近红外LED 参数选择
• 3.1.4 近红外LED 的驱动方式
• 3.1.5 近红外LED 使用注意事项
• 3.1.6 近红外LED 辐射功率测试
• 3.1.7 增加照射光源作用距离的方法
• 3.1.7.1 使用高功率近红外LED
• 3.1.7.2 采用新型封装结构的LED
• 3.1.7.3 为LED 匹配反射镜
• 3.2 红外探测器原理
• 3.2.1 红外探测器工作原理
• 3.2.2 光电二极管器件选择
• 3.2.3 使用模式分析
• 3.3 光电引信控制器作用距离分析
• 3.3.1 典型反射面对近红外光的反射波谱
• 3.3.2 光电引信控制器作用距离计算
• 3.4 光电结构技术方案
• 3.4.1 控制器电源的选择
• 3.4.2 发射电路结构
• 3.4.3 接收电路设计要点
• 3.4.4 接收电路结构
• 3.4.4.1 光电转换电路
• 3.4.4.2 滤波与解调电路
• 3.4.5 引信控制器电路板设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 光电引信控制器测试
• 4.1 静态作用距离测试
• 4.1.1 对草地静态作用距离测试
• 4.1.2 对土地静态作用距离测试
• 4.2 光电引信控制器响应时间分析
• 4.2.1 光电引信控制器响应时间测试方案
• 4.2.2 光电引信控制器响应时间仿真分析
• 4.3 测试结果分析
• 4.3.1 静态作用距离与响应时间的分析
• 4.3.2 影响静态作用距离的主要因素
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢