編碼式光幕立靶測試系統(tǒng)的研究
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在輕武器的生產(chǎn)和研制的彈丸質(zhì)量評定中，要求測試彈丸速度以及測量彈丸在靶面上的散布情況，即射擊密集度。射擊密集度是低伸武器射擊性能的一項重要指標，它與武器效能有關(guān)。傳統(tǒng)測量射擊密度是在預(yù)定的彈道上豎立硬紙靶．射擊一定次數(shù)后，人工測量紙靶上留下的彈孔。該方法操作簡單，但測量結(jié)果不夠客觀，測量精度不高。目前射擊實驗大多采用無形靶，包括聲靶，光電靶以及基于無線電測量等。激光光幕靶是光電靶中的一種，它主要由激光系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)組成。激光系統(tǒng)由激光二極管和激光束構(gòu)成網(wǎng)格，網(wǎng)格的間距根據(jù)武器彈丸大小進行調(diào)整。當彈丸將激光束切斷時，相應(yīng)的二極管產(chǎn)生一個脈沖，經(jīng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸?shù)接嬎銠C。以光電轉(zhuǎn)換為原理的光纖編碼立靶測試系統(tǒng)具有測量精度高、有效靶面大等優(yōu)點，但是其光纖編排工藝復(fù)雜，測量結(jié)果不是彈道預(yù)定點的著靶位置，室內(nèi)同樣需配置人工光源，且組成較大靶面時成本大、系統(tǒng)復(fù)雜。因此，為了構(gòu)建低成本、大面積、高精度的立靶精度測量系統(tǒng)，對信號接收電路編碼，并與平行光幕設(shè)計相結(jié)合實現(xiàn)彈丸坐標的測量。
2 光電靶原理及結(jié)構(gòu)
光電靶是利用光源與透鏡組合發(fā)射平行光束，光電二極管接收，形成垂直交叉的光路網(wǎng)隔，網(wǎng)隔距離(二極管間隔)是由子彈直徑確定。其數(shù)目則根據(jù)子彈直徑和靶面的大小確定。彈著點坐標測量系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。
傳統(tǒng)的目標靶紙置于光電靶前，兩靶同軸。當子彈擊中靶面時，子彈遮擋住X軸、Y軸各一束光路，改變對應(yīng)的光電二極管的開關(guān)狀態(tài)，此時，所有的光電二極管的開關(guān)狀態(tài)都已被編碼，編碼后的數(shù)字信號由計算機處理后即得到子彈擊中靶面的位置。這其中，光電二極管能否檢測子彈快速遮擋光路這一動作，主要由光電二極管的響應(yīng)時間決定。通常子彈擊中靶的速度小于l 000 m／s，被遮擋光路的有效長度大于5 mm，由此得出子彈遮擋光路的時間大于5 ms，而普通光電二極管的響應(yīng)時間小于0．1 ms，因此可滿足測量要求。
3 平行光幕系統(tǒng)的設(shè)計
平行均勻矩形光幕系統(tǒng)由半導體激光器、光闌、鮑維爾透鏡、焦距為650 mm的菲涅爾透鏡和光敏二極管陣列組成。平行光幕系統(tǒng)選用點狀半導體激光二極管作光源，具有體積小、效率高、成本低、無需高壓電源、壽命長等優(yōu)點。使用光闌選取激光器點光斑中間光強比較均勻的部分。鮑威爾透鏡是一種光學劃線透鏡，使激光束通過非球面透鏡最優(yōu)化地劃成光密度均勻、穩(wěn)定性好、直線性好的一條直線，達到線形激光整形的目的。利用菲涅爾透鏡的平行聚焦特性，讓點光源從菲涅爾透鏡的焦點發(fā)射，經(jīng)過它之后形成平行光。圖2為平行光幕系統(tǒng)圖。
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