激光光幕靶測速系統簡介

一、概述

   彈丸參數測試是靶場測試的一項主要內容。其中，彈丸速度是衡量火炮系統對目標射擊效果的主要特征參數，也是目前軍工企業在產品檢驗中的主要的技術指標，在發射藥鑒定試驗和穿甲試驗中需要測量彈丸的初速和著速，有時確定彈道系數和彈形系數也與測速有著密切的關系。總之，各種類型的射擊器械都需要測量彈丸的速度。

目前，彈丸速度的測量主要采用2種方法：一種是測量彈丸飛過一段已知距離(S)的時間(t)，由公式V＝S/t可求得已知距離的平均速度V，其主要測試儀器有網靶、線圈靶、天幕靶和光幕靶等；另一種速度測量方法是應用多普勒雷達技術。

采用多普勒雷達有其技術上的先進性，但是由于測量小反射面積的彈丸時，誤差較大，國內較少采用。

網靶、線圈靶成本低廉，但因其測量原理是彈丸擊斷導線或電路線引發電脈沖，所以測量過程引起的干擾很大，造成測量誤差增大；另外網靶、線圈靶的測量原理確定了其不能重復使用，重復測量的時間成本和維護成本都比較大。

而天幕靶和光幕靶以其精度較高，使用方便，可重復使用等優勢，在彈丸測速市場占據較大份額。

由于天幕靶以天空背景光作為光源工作，在對亞音速彈測量時，聲音超前彈丸到達光幕面，聲音壓縮空氣引起空氣折射率改變，使進入天幕靶鏡頭的光能量改變，容易造成天幕靶誤觸發，從而引起測量誤差的增大。

光幕靶是一種用于測試飛行彈丸速度的區截裝置，主要用在低伸彈道的彈丸初速測試中。它既可以用于測試金屬彈丸，又可以用于測試非金屬彈丸。由于采用了人工光源，不受自然條件的限制，再加上靈敏度和測試精度高，操作簡單等優點，在國內大部分靶場得到了廣泛的應用。

光幕靶測試中的主要干擾是沖擊波干擾，是由于彈丸發射時形成的沖擊波所致。對于超音速彈丸來說，并不會對測試結果產生影響，沖擊波以聲速傳播，彈丸先于波陣面之前到達靶面產生觸發信號。但對于低音速和近音速彈丸來說，彈丸的速度低于沖擊波的傳播速度，沖擊波的波陣面先于彈丸到達靶面產生觸發信號，如果將第一個觸發信號作為測試的最終觸發信號，就會給測試帶來很大的誤差。在高精度的測試中需要解決這些干擾對測試產生的影響，以提高測試的準確性和精度。

 目前國內的光幕靶主要有三種形式：

1、中科院自動化所提出的光柵及光電二極管陣列測試法，其示意圖見圖一。圖中1為擋板，2為光源和光柵，3為光幕靶框架，4是光電二極管陣列，5為激光光束.

2、西安工業學院提出的光纖編碼立靶，其示意圖見圖二。將扇形天幕用光導纖維分成若干個小扇形，每組光纖的端面為一矩形 ,通過鏡頭成像 ,形成一個小扇形天幕。若干個矩形端面在鏡頭像面處排列成線陣 ,就構成了具有較大角度的扇形天幕 。每組光纖的另一端與一個光電敏感面相接。這樣 ,彈丸過扇形不同區域時 ,會有不同的光電管信號反應出來，兩臺天幕靶正交布置 ,可將兩天幕的重迭視場分割成若干小塊 ,這樣就可判定彈丸穿越此平面時的坐標。

3、激光二極管陣列和光電二極管陣列構成的光幕靶。其示意圖見圖三。

圖中1為激光二極管陣列，3為光電管陣列，4是光幕靶框架，2為激光光束陣列。

當彈丸穿越光幕靶時，遮擋激光光束陣列從而在光敏管處產生脈沖信號。

在分析現有光幕靶測量速度的基礎上,成都科大勝英科技公司開發了性能*的激光光幕靶測速系統。

一個典型的1000X1000 mm2的光幕靶示意圖如下圖四：

圖四：光幕靶示意

系統的區別于其他公司現有產品的*之處：

1、采用*的技術形成連續的激光光源組成光幕墻，從而使光幕靶的空間分辨率與光源無關，所以很容易使空間分辨率達到5mm以下，只須根據用戶需求設定即可;

2、運用數字處理電路有效的解決了信號干擾問題;

3、采用特殊設計的計時電路,保證計時的精度,既能測單發的速度,也能測連發的速度；

4、在很多套測速系統實踐經驗的基礎上， 完善地解決了初速的測試精度問題等；

5、在用戶需求較為嚴格的情況下，可以監測每一只激光接收管的信號，從而在光幕靶上形成間距最小為4mm的坐標系統，可以獲得非常詳細的實驗數據，如彈片數量、彈著點、彈道等；

光幕靶測試原理如圖五：

激光光幕靶由激光二極管陣列（光源）、光電接收陣列、光電信號預處理電路、計時及測速、上位微機處理軟件系統構成。

二、技術指標：

1．適用彈種：  各種材質彈丸

2．適用彈徑：  φ5——φ200 mm

3．最大射頻    <9000發/分鐘

4．最大連續測量數  ≤10發（超過10發，須連接微機讀取數據）

5．光幕靶有效視場：  200 × X mm2 （可根據要求定做）

6．測速范圍：      10m/s——3000m/s

7．環境條件： -25℃ —— 65℃

相對濕度≤75%，風速≤ 6 m/s

8．速度測量誤差： < 0.05 %

9．電源  ：  220V AC，功耗 < 20W

三、具體實現：

     成都科大勝英科技有限公司提供如圖5所示的兩對發射-接收盒（共計4個盒子），客戶根據自己場地、測量需求制作支架，將4個盒子安裝到支架上，聯好線纜，即可構成一套完整的測速系統。