基于声爆效应的枪械自动报靶系统研究

论文摘要

射击精度是衡量枪械类轻武器性能的一个重要指标,该指标的快速有效检测对轻武器生产制造具有重要意义。针对射击精度检测问题,在现有外弹道学理论和声学理论基础上,论文提出了一种新的检测数学模型,并对数学模型中的关键因素进行了深入分析;同时结合现代测试技术,对声电自动报靶系统进行了总体设计、软硬件详细设计以及数学模型的模拟验证。具体内容包括:首先,分析了各类报靶系统检测方案的优缺点,对国内外报靶系统的研究现状进行了全面的综述,给出了论文的课题背景、研究内容和意义;其次,通过对激波基本原理、弹丸超音速飞行所致激波的特性、声爆产生的机理和特性等内容的研究分析,给出了声电自动报靶系统的基本组成、功能框架和技术指标,并对整个系统进行了总体规划和设计;第三,论文在分析传统二维平面数学模型的假设条件及其局限性的基础上,基于外弹道学和声学理论,建立了激波时差信号与弹道轨迹间的三维空间数学模型,并对影响该模型精度的关键因素进行了分析研究,使该模型能够准确定位斜入射弹丸的弹着点,从理论上极大地提高了系统检测精度;第四,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,论文给出了作为弹丸激波传感器所要求的各项指标,并完成了声电自动报靶系统的硬件电路设计和软件设计;最后,运用1stOpt对新建立的少参量数学模型进行验证,并利用matlab信号发生器模拟弹丸激波,并对激波信号进行模拟分析实验,结果表明:少参量数学模型结合matlab分析激波信号是解决斜入射弹丸的弹着点行之有效的方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.2 国内外报靶系统研究状况
• 1.2.1 国内外自动报靶系统的检测方案
• 1.2.2 国内外声电自动报靶系统的研究情况
• 1.3 论文主要内容
• 2 系统检测原理及总体方案设计
• 2.1 系统检测原理
• 2.1.1 激波的形成
• 2.1.2 声爆理论
• 2.2 总体方案设计
• 2.2.1 系统基本功能与技术指标
• 2.2.2 系统总体功能框图
• 2.2.3 系统应用模式
• 2.3 本章小结
• 3 系统数学模型研究
• 3.1 弹丸非垂直着靶的普遍性
• 3.2 数学模型要解决的关键问题
• 3.2.1 二维平面数学模型
• 3.2.2 二维平面数学模型的局限性及关键问题的提出
• 3.3 空间立体数学模型的建立
• 3.3.1 基于激波宽度的空间模型
• 3.3.2 少参量空间模型
• 3.3.3 数学模型的比较分析与选择
• 3.4 系统数学模型关键因素分析
• 3.5 数学模型正确性验证原理
• 3.6 本章小结
• 4 系统硬件电路设计
• 4.1 弹丸激波传感器分析
• 4.1.1 弹丸激波信号频谱特性
• 4.1.2 声电靶中超声波传感器性能分析与选择
• 4.2 弹丸速度信号采集电路设计
• 4.2.1 测速系统电路设计
• 4.2.2 测速系统软件设计
• 4.2.3 测速系统与PC 机串口通讯
• 4.3 弹丸激波信号采集电路设计
• 4.3.1 前置放大电路设计及其器件的选择
• 4.3.2 二级放大电路及长线驱动电路设计
• 4.4 弹丸激波信号的采集与分析
• 4.4.1 弹丸激波信号采集
• 4.4.2 弹丸激波信号的分析
• 4.5 本章小结
• 5 系统模型验证与模拟试验
• 5.1 弹丸激波模拟与分析实验
• 5.1.1 弹丸激波模拟
• 5.1.2 弹丸激波特征分析
• 5.1.3 时间中值查询
• 5.1.4 多通道数据采集、显示模拟
• 5.2 少参量数学模型模拟验证实验
• 5.2.1 1stOpt 简介
• 5.2.2 少参量数学模型验证实验
• 5.3 本章小结
• 6 总结及展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录