反射式激光幕測(cè)速方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于火炮射彈初速測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種反射式激光幕測(cè)速方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的測(cè)速方法對(duì)炮火初速進(jìn)行校準(zhǔn)，其相隔預(yù)設(shè)定間距的激光幕結(jié)構(gòu)，依靠彈丸通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的反射光，光電探測(cè)器將攜帶時(shí)間差的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，信號(hào)處理器對(duì)電信號(hào)進(jìn)行分析，結(jié)合預(yù)設(shè)定的間距，從而解算出彈丸在經(jīng)過(guò)兩個(gè)扇形面光源期間的平均速度。其測(cè)速精度不大于0.5‰，不僅能夠提供高精度的炮彈初速測(cè)量工藝，同時(shí)亦滿足運(yùn)載輕便、測(cè)量口徑適用范圍廣的要求。
【專利說(shuō)明】反射式激光幕測(cè)速方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于火炮射彈初速測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種反射式激光幕測(cè)速方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在火炮及彈藥設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中，炮彈的初速是重要技術(shù)指標(biāo)之一，從而，初速測(cè) 量設(shè)備也是火炮及彈藥設(shè)計(jì)和生產(chǎn)部門的必裝設(shè)備。目前，常規(guī)使用的初速測(cè)量設(shè)備存在 很多種類，其中，基于區(qū)截測(cè)量原理的有：通斷網(wǎng)靶、線圈靶、天幕靶、框架式激光靶等等。這 一類初速測(cè)量設(shè)備的測(cè)量原理為：在已知靶距的前提下，測(cè)取炮彈的過(guò)靶時(shí)間，計(jì)算靶距中 點(diǎn)位置的平均速度。此外，還有借助于測(cè)速雷達(dá)來(lái)進(jìn)行測(cè)量的方案，這類方案則是通過(guò)多普 勒原理來(lái)進(jìn)行測(cè)速。
[0003] 現(xiàn)有的基于區(qū)截測(cè)量原理的初速測(cè)量設(shè)備由于種種原因，基本都存在現(xiàn)場(chǎng)靶距長(zhǎng) 度誤差大、炮彈過(guò)靶時(shí)間測(cè)量不夠準(zhǔn)確、抑或測(cè)量火炮口徑范圍受限等問(wèn)題；而對(duì)于多普勒 測(cè)速雷達(dá)，則在測(cè)速點(diǎn)位置存在不確定性的問(wèn)題，其測(cè)速精度誤差達(dá)到1%。左右，難以滿足 精度方面的要求。
[0004] 有鑒于此，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，如何改善現(xiàn)有技術(shù)中炮彈初速測(cè)量過(guò)程精 度不足的現(xiàn)狀，已成為當(dāng)前迫切需要解決的重要問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] (一）要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，如何提供一種炮彈初速測(cè)量方法，通過(guò)該方法能夠 提供高精度的炮彈初速測(cè)量工藝，同時(shí)亦需滿足運(yùn)載輕便、測(cè)量口徑適用范圍廣的要求。
[0007] (二）技術(shù)方案
[0008] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種反射式激光幕測(cè)速方法，所述反射式激光 幕測(cè)速方法基于反射式激光幕測(cè)速裝置來(lái)實(shí)施，所述測(cè)速裝置包括：第一激光幕系統(tǒng)、第二 激光幕系統(tǒng)及信號(hào)處理器；所述兩套激光幕系統(tǒng)分別包括：扇形激光器、成像鏡頭、光學(xué)狹 縫、窄帶濾光片以及光電探測(cè)器；所述兩個(gè)扇形激光器分為第一扇形激光器及第二扇形激 光器，每一所述扇形激光器均為超薄的扇形面光源，其設(shè)置為光源發(fā)出后形成的扇形面垂 直于彈丸運(yùn)動(dòng)方向，所述兩個(gè)扇形激光器沿彈丸的發(fā)射方向相隔預(yù)設(shè)定的距離依次設(shè)置， 以使得彈丸出膛后以垂直的角度依次穿過(guò)所述第一扇形激光器及第二扇形激光器的扇形 面光源；所述兩個(gè)光電探測(cè)器也分為第一光電探測(cè)器及第二光電探測(cè)器，所述兩個(gè)光電探 測(cè)器分別對(duì)應(yīng)緊貼設(shè)置于所述第一扇形激光器及第二扇形激光器上；在所述兩個(gè)光電探測(cè) 器上方，分別設(shè)置有一成像鏡頭、一光學(xué)狹縫以及一窄帶濾光片，所述光電探測(cè)器、成像鏡 頭、光學(xué)狹縫以及窄帶濾光片均與對(duì)應(yīng)扇形激光器的扇形面光源處于同一平面內(nèi)；所述兩 個(gè)光電探測(cè)器分別連接所述信號(hào)處理器；每一所述扇形激光器均連接設(shè)有一激光器驅(qū)動(dòng)電 源；所述第一激光幕系統(tǒng)及第二激光幕系統(tǒng)各自設(shè)置有一機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)；每個(gè)所述機(jī) 械轉(zhuǎn)臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)中設(shè)可固定于地面的底座，所述底座上設(shè)有螺絲孔組，所述螺絲孔組通過(guò) 螺絲可拆卸地設(shè)置可沿水平方向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺(tái)，所述轉(zhuǎn)臺(tái)上部設(shè)有可前后移動(dòng)的拉桿絲杠， 所述拉桿絲杠上部設(shè)有固定支架，該固定支架通過(guò)可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接軸來(lái)與所述激光幕系統(tǒng)相 連接；
[0009] 其中，反射式激光幕測(cè)速方法具體包括如下步驟：
[0010] 步驟S1 :在火炮炮口前方沿彈丸的發(fā)射方向以預(yù)設(shè)定的距離依次設(shè)置所述兩個(gè) 扇形激光器；
[0011] 步驟S2 :開(kāi)啟激光器驅(qū)動(dòng)電源，扇形激光器放射出扇形面光源；
[0012] 步驟S3 :通過(guò)測(cè)量所述扇形面光源的發(fā)射方向與彈丸的發(fā)射方向之間的角度關(guān) 系，調(diào)節(jié)所述機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)臺(tái)、拉桿絲杠以及連接軸來(lái)調(diào)整扇形激光器的光源發(fā) 射方向，以使得扇形面光源的發(fā)射方向與彈丸的發(fā)射方向相互垂直；
[0013] 步驟S4 :火炮發(fā)射彈丸，彈丸通過(guò)所述兩個(gè)扇形面光源時(shí)，部分擋住激光光束，部 分激光被反射，分別產(chǎn)生具有時(shí)間差的兩束發(fā)射光；
[0014] 步驟S5 :所述兩束反射光分別經(jīng)光學(xué)狹縫、窄帶濾光片及成像鏡頭后成像于不同 的光電探測(cè)器上，光電探測(cè)器生成攜帶具有時(shí)間差的光信號(hào)；
[0015] 步驟S6 :光電探測(cè)器將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再由信號(hào)處理器分析解算含有 時(shí)間差數(shù)據(jù)的電信號(hào)，最終生成彈丸在經(jīng)過(guò)第一扇形激光器及第二扇形激光器的扇形面光 源期間的平均速度。
[0016] 每一所述扇形激光器所發(fā)出的為頻率在630nm?680nm且厚度為4mm?6mm的紅 光。
[0017] 每一所述扇形激光器的功率不高于1W。
[0018] (三）有益效果
[0019] 本發(fā)明技術(shù)方案所提供的反射式激光幕測(cè)速方法，用于對(duì)炮火初速進(jìn)行測(cè)量，其 借助兩套相隔預(yù)設(shè)定間距的激光幕結(jié)構(gòu)，依靠彈丸通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的反射光，光電探測(cè)器將攜 帶時(shí)間差的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，信號(hào)處理器對(duì)電信號(hào)進(jìn)行分析，結(jié)合預(yù)設(shè)定的間距，從而 解算出彈丸在經(jīng)過(guò)兩個(gè)扇形面光源期間的平均速度。經(jīng)大量實(shí)彈驗(yàn)證，其測(cè)速精度不大于 0.5%。，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，尚無(wú)國(guó)外測(cè)試方案可以借鑒，其不僅能夠提供高精度的炮彈初速測(cè)量 工藝，同時(shí)亦滿足運(yùn)載輕便、測(cè)量口徑適用范圍廣的要求。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為本發(fā)明技術(shù)方案中測(cè)速方法的流程圖。
[0021] 圖2及圖3為本發(fā)明技術(shù)方案中激光幕系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖4為本發(fā)明技術(shù)方案中激光幕系統(tǒng)搭載于機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)上的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 【附圖標(biāo)記說(shuō)明】
[0024] 11 :第一扇形激光器；12 :第二扇形激光器；
[0025] 21 :第一光電探測(cè)器；22 :第二光電探測(cè)器；
[0026] 31/32 :成像鏡頭；4 :彈丸；51 :激光器驅(qū)動(dòng)電源；
[0027] 61 :光學(xué)隙縫；71 :窄帶濾光片；8 :信號(hào)處理器；
[0028] 91 :機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)；

【具體實(shí)施方式】
[0029] 為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的

【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0030] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種反射式激光幕測(cè)速方法，其主要涉及 超簿激光幕發(fā)生技術(shù)、快速響應(yīng)高靈敏度的微弱光電信號(hào)探測(cè)和濾波技術(shù)、高速信息采集 和超高射頻連發(fā)測(cè)速記錄存儲(chǔ)技術(shù)、精準(zhǔn)靶距測(cè)量技術(shù)；具有小型輕便、測(cè)量準(zhǔn)確度高和測(cè) 量口徑適用范圍寬的特點(diǎn)；專門用于對(duì)常規(guī)初速測(cè)量設(shè)備的定期靶場(chǎng)計(jì)量和校準(zhǔn)。具體而 言，所述反射式激光幕測(cè)速方法基于反射式激光幕測(cè)速裝置來(lái)實(shí)施，所述測(cè)速裝置包括：第 一激光幕系統(tǒng)、第二激光幕系統(tǒng)及信號(hào)處理器；所述兩套激光幕系統(tǒng)分別包括：扇形激光 器、成像鏡頭、光學(xué)狹縫、窄帶濾光片以及光電探測(cè)器；
[0031] 如圖2及圖3所示，所述兩個(gè)扇形激光器分為第一扇形激光器11及第二扇形激光 器12,每一所述扇形激光器均為超薄的扇形面光源，其設(shè)置為光源發(fā)出后形成的扇形面垂 直于彈丸4的運(yùn)動(dòng)方向，所述兩個(gè)扇形激光器沿彈丸的發(fā)射方向相隔預(yù)設(shè)定的距離依次設(shè) 置，以使得彈丸出膛后以垂直的角度依次穿過(guò)所述第一扇形激光器11及第二扇形激光器 12的扇形面光源；
[0032] 所述兩個(gè)光電探測(cè)器也分為第一光電探測(cè)器21及第二光電探測(cè)器22,所述兩個(gè) 光電探測(cè)器分別對(duì)應(yīng)緊貼設(shè)置于所述第一扇形激光器11及第二扇形激光器12上；在所述 兩個(gè)光電探測(cè)器上方，分別設(shè)置有一成像鏡頭31/32、一光學(xué)狹縫以及一窄帶濾光片，所述 光電探測(cè)器、成像鏡頭、光學(xué)狹縫以及窄帶濾光片均與對(duì)應(yīng)扇形激光器的扇形面光源處于 同一平面內(nèi)；
[0033] 所述兩個(gè)光電探測(cè)器分別連接所述信號(hào)處理器，彈丸通過(guò)所述第一扇形激光器11 及第二扇形激光器12的扇形面光源時(shí)，分別產(chǎn)生具有時(shí)間差的兩束發(fā)射光，兩束反射光分 別經(jīng)光學(xué)狹縫、窄帶濾光片及成像鏡頭后成像于不同的光電探測(cè)器上，通過(guò)光電探測(cè)器將 光信號(hào)生成電信號(hào)，再由信號(hào)處理器分析解算含有時(shí)間差數(shù)據(jù)的電信號(hào)，最終生成彈丸在 經(jīng)過(guò)第一扇形激光器11及第二扇形激光器12的扇形面光源期間的平均速度。每一所述扇 形激光器均連接設(shè)有一激光器驅(qū)動(dòng)電源。
[0034] 所述第一激光幕系統(tǒng)11及第二激光幕系統(tǒng)12各自設(shè)置有一機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)； 每個(gè)所述機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)中設(shè)可固定于地面的底座，所述底座上設(shè)有螺絲孔組，所述螺 絲孔組通過(guò)螺絲可拆卸地設(shè)置可沿水平方向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺(tái)，所述轉(zhuǎn)臺(tái)上部設(shè)有可前后移動(dòng)的 拉桿絲杠，所述拉桿絲杠上部設(shè)有固定支架，該固定支架通過(guò)可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接軸來(lái)與所述激 光辱系統(tǒng)相連接。
[0035] 其中，如圖1所示，所述反射式激光幕測(cè)速方法具體包括如下步驟：
[0036] 步驟S1 :在火炮炮口前方沿彈丸的發(fā)射方向以預(yù)設(shè)定的距離依次設(shè)置所述兩個(gè) 扇形激光器；
[0037] 步驟S2 :開(kāi)啟激光器驅(qū)動(dòng)電源，扇形激光器放射出扇形面光源；
[0038] 步驟S3 :通過(guò)測(cè)量所述扇形面光源的發(fā)射方向與彈丸的發(fā)射方向之間的角度關(guān) 系，調(diào)節(jié)所述機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)臺(tái)、拉桿絲杠以及連接軸來(lái)調(diào)整扇形激光器的光源發(fā) 射方向，以使得扇形面光源的發(fā)射方向與彈丸的發(fā)射方向相互垂直；
[0039] 步驟S4 :火炮發(fā)射彈丸，彈丸通過(guò)所述兩個(gè)扇形面光源時(shí)，部分擋住激光光束，部 分激光被反射，分別產(chǎn)生具有時(shí)間差的兩束發(fā)射光；
[0040] 步驟S5 :所述兩束反射光分別經(jīng)光學(xué)狹縫、窄帶濾光片及成像鏡頭后成像于不同 的光電探測(cè)器上，光電探測(cè)器生成攜帶具有時(shí)間差的光信號(hào)；
[0041] 步驟S6 :光電探測(cè)器將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再由信號(hào)處理器分析解算含有 時(shí)間差數(shù)據(jù)的電信號(hào)，最終生成彈丸在經(jīng)過(guò)第一扇形激光器及第二扇形激光器的扇形面光 源期間的平均速度。
[0042] 上述技術(shù)方案適用于野外試驗(yàn)場(chǎng)環(huán)境，屬于非接觸式區(qū)截裝置平均速度測(cè)量原 理，其測(cè)速原理如下：平行放置距離為L(zhǎng)的兩個(gè)扇形激光器，形成兩相距L的扇形激光幕。 當(dāng)沒(méi)有彈丸遮擋激光扇面時(shí)，激光射向空中，一去不返，探測(cè)器就不會(huì)收到明亮的反射光信 號(hào)。當(dāng)有彈丸經(jīng)過(guò)扇形區(qū)域時(shí)，就被扇形激光束照亮，照亮區(qū)域?yàn)橐粭l線形亮帶。從探測(cè)器 里看到的是一條短亮線。通常固體目標(biāo)表面都會(huì)有一定的反射率，彈丸也一樣，由于激光束 很明亮，因此該亮線比較明顯。從而，當(dāng)彈丸通過(guò)激光幕時(shí)，會(huì)部分擋住激光光束，有部分激 光被反射回來(lái)，使用光電探測(cè)器捕獲該反射信號(hào)的時(shí)刻，并記錄下彈丸通過(guò)兩激光幕的時(shí) 間，就獲得彈丸在區(qū)間內(nèi)的飛行時(shí)間T。從而計(jì)算出平均速度V，即：V = L/T。
[0043] 扇形激光器所發(fā)出的光線為頻率為630?680nm，厚度為4mm?6mm的紅光，較為 醒目，光束質(zhì)量高，易于觀察對(duì)準(zhǔn)。其厚度約4_有利于彈丸位置標(biāo)記精度的提高。定制1W 功率激光器體積和重量都較小。但是功率在1W以上時(shí)成本和體積重量迅速增大。出于體 積、重量和成本的考慮，優(yōu)選功率不高于1W的激光器。
[0044] 激光器驅(qū)動(dòng)控制電源半導(dǎo)體激光器（LD)與驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管（LED)不同，一定功率 以上的半導(dǎo)體激光器對(duì)驅(qū)動(dòng)電源的要求比較高。
[0045] 對(duì)于激光器的設(shè)置條件如下：
[0046] (1)溫度控制：當(dāng)激光器的溫度超過(guò)一定值時(shí)，激光器功率輸出不穩(wěn)定，且會(huì)永久 損壞。因此驅(qū)動(dòng)電源必須有恒溫控制系統(tǒng)，保證半導(dǎo)體激光器工作溫度在允許范圍內(nèi)，且輸 出功率穩(wěn)定。
[0047] (2)浪涌電流：半導(dǎo)體激光器為低壓大電流驅(qū)動(dòng)，正向電流從幾十毫安到十幾安 培，而電壓基本上小于5V。因此在啟動(dòng)和工作時(shí)極易受浪涌大電流沖擊而永久損壞，所以驅(qū) 動(dòng)電源必須有可靠的浪涌電流消除性能。
[0048] (3)輸出光功率的調(diào)制：在本方案中希望在沒(méi)有彈丸射擊時(shí)能夠檢查系統(tǒng)是否能 夠正常觸發(fā)。由于信號(hào)濾波電路的的低頻濾波功能，需要采用標(biāo)記激光器快速閃爍，模擬彈 丸的快速通過(guò)，產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，檢測(cè)系統(tǒng)的各個(gè)測(cè)量功能模塊是否正常工作。激光器功率越 大，調(diào)制起來(lái)就越復(fù)雜，達(dá)到的允許調(diào)制頻率就越低。設(shè)計(jì)的調(diào)制頻率為20KHz，優(yōu)良的激光 器驅(qū)動(dòng)電源能夠達(dá)到該指標(biāo)。
[0049] 上述技術(shù)方案中，成像鏡頭用于匯聚來(lái)自彈丸上激光的反射光線?？紤]到彈丸對(duì) 激光的反射和散射方向，激光器與鏡頭盡量靠近，這樣反射散射光的接收方向與標(biāo)記激光 的入射方向非常接近，基本上能夠收集到最多的反射散射光線。
[0050] 此外，由于彈丸表面有一定的粗糙度，不是鏡面反射，而是一定角度范圍的散射， 所以能夠有效接收彈丸反射散射的激光是能否實(shí)現(xiàn)有效探測(cè)的關(guān)鍵。因此，本發(fā)明技術(shù)方 案設(shè)置光學(xué)狹縫的作用是讓彈丸反射激光的光線能夠全部到達(dá)探測(cè)器，攔截掉非激光反射 以外的背景光，提高光電信號(hào)的信噪比，能使不同距離的標(biāo)記激光斑成像全部落在狹縫內(nèi)。
[0051] 而窄帶濾光片的作用則是只允許激光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光線進(jìn)入探測(cè)器，濾除范圍以 外的所有光線。窄帶濾光片的中心波長(zhǎng)與光源激光器的發(fā)射波長(zhǎng)相匹配。如果采用650nm 的激光器，貝1J窄帶濾光片的中心波長(zhǎng)為650nm，帶寬為±10nm。
[0052] 對(duì)于光電探測(cè)器的選擇，盡管光電探測(cè)器有許多種，但是滿足本發(fā)明需求的探測(cè) 器不多。本技術(shù)方案的光電探測(cè)器要求線型形狀、響應(yīng)速度快、光譜響應(yīng)范圍與標(biāo)記激光器 波長(zhǎng)匹配，暗電流小，且靈敏度高。
[0053] 本技術(shù)方案中優(yōu)選的高速探測(cè)器，設(shè)計(jì)參數(shù)要求如下：
[0054] 光敏面： 30 X 1. 5 (mm)
[0055] 光譜范圍 R : 0· 4 ?1. 1 (m)
[0056] 暗電流密度ID: 58nA
[0057] 響應(yīng)度 Re : 0. 5uA/ μ ff ( λ = 〇. 9m)
[0058] 結(jié)電容 Cj: 250pF
[0059] 工作溫度范圍TR: 40°C?60°C
[0060] 對(duì)于信號(hào)處理器，由于探測(cè)的是彈丸的反射散射激光，因此原始信號(hào)幅度較小，且 包含背景光直流信號(hào)、背景光交流噪聲和其它隨機(jī)干擾噪聲。同時(shí)彈丸速度較快，不僅頻率 較高，而且頻帶寬度有特定要求，所以光電信號(hào)處理需要進(jìn)行細(xì)致的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)。要求如 下：
[0061] 放大調(diào)理過(guò)程是從背景噪聲信號(hào)中提取弱光電信號(hào)的過(guò)程，首先對(duì)光信號(hào)和背景 光信號(hào)的頻譜進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，找出探測(cè)信號(hào)的頻譜范圍。其次根據(jù)其頻譜進(jìn)行高通、 低通、帶通和帶阻濾波，最后獲得反射的光信號(hào)的前沿波形。淹沒(méi)在強(qiáng)干擾背景噪聲中的反 射光電信號(hào)將被提取出來(lái)。放大、濾波調(diào)理后的信號(hào)經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路，送到信號(hào)控制系統(tǒng)中。 在控制系統(tǒng)中解算處理得到彈丸速度，然后傳送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)顯示輸出。
[0062] 在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量火炮發(fā)射的彈丸速度時(shí)，將測(cè)速裝置根據(jù)不同口徑火炮初速測(cè)量要求 安放在火炮前方一定的距離。在火炮處于水平射角條件下，通過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)調(diào)校激 光器光幕平面與火炮炮管軸線垂直，該機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)如圖3所示，其設(shè)有兩套，分別通 過(guò)與前述第一激光幕系統(tǒng)及第二激光幕系統(tǒng)的連接軸實(shí)現(xiàn)激光幕系統(tǒng)的俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)；通過(guò)機(jī) 械轉(zhuǎn)臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)中拉桿絲杠實(shí)現(xiàn)激光幕系統(tǒng)的單方向平移；通過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn) 臺(tái)實(shí)現(xiàn)激光幕系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)；通過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)底座上的四個(gè)可調(diào)螺絲實(shí)現(xiàn)激光幕系統(tǒng) 的水平調(diào)節(jié)。
[0063] 當(dāng)火炮射擊后，彈丸先后經(jīng)過(guò)兩層激光幕，得到兩層光幕中點(diǎn)的速度平均值。被校 準(zhǔn)的測(cè)速設(shè)備安裝方式與此相同，它也要測(cè)量出兩光幕中點(diǎn)位置的彈速，通過(guò)兩者比較計(jì) 算，給出對(duì)被校準(zhǔn)測(cè)速設(shè)備的修正量。
[〇〇64] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種反射式激光幕測(cè)速方法，其特征在于，所述反射式激光幕測(cè)速方法基于反射式 激光幕測(cè)速裝置來(lái)實(shí)施，所述測(cè)速裝置包括：第一激光幕系統(tǒng)、第二激光幕系統(tǒng)及信號(hào)處理 器；所述兩套激光幕系統(tǒng)分別包括：扇形激光器、成像鏡頭、光學(xué)狹縫、窄帶濾光片以及光 電探測(cè)器；所述兩個(gè)扇形激光器分為第一扇形激光器及第二扇形激光器，每一所述扇形激 光器均為超薄的扇形面光源，其設(shè)置為光源發(fā)出后形成的扇形面垂直于彈丸運(yùn)動(dòng)方向，所 述兩個(gè)扇形激光器沿彈丸的發(fā)射方向相隔預(yù)設(shè)定的距離依次設(shè)置，以使得彈丸出膛后以垂 直的角度依次穿過(guò)所述第一扇形激光器及第二扇形激光器的扇形面光源；所述兩個(gè)光電探 測(cè)器也分為第一光電探測(cè)器及第二光電探測(cè)器，所述兩個(gè)光電探測(cè)器分別對(duì)應(yīng)緊貼設(shè)置于 所述第一扇形激光器及第二扇形激光器上；在所述兩個(gè)光電探測(cè)器上方，分別設(shè)置有一成 像鏡頭、一光學(xué)狹縫以及一窄帶濾光片，所述光電探測(cè)器、成像鏡頭、光學(xué)狹縫以及窄帶濾 光片均與對(duì)應(yīng)扇形激光器的扇形面光源處于同一平面內(nèi)；所述兩個(gè)光電探測(cè)器分別連接所 述信號(hào)處理器；每一所述扇形激光器均連接設(shè)有一激光器驅(qū)動(dòng)電源；所述第一激光幕系統(tǒng) 及第二激光幕系統(tǒng)各自設(shè)置有一機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)；每個(gè)所述機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)中設(shè)可固 定于地面的底座，所述底座上設(shè)有螺絲孔組，所述螺絲孔組通過(guò)螺絲可拆卸地設(shè)置可沿水 平方向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺(tái)，所述轉(zhuǎn)臺(tái)上部設(shè)有可前后移動(dòng)的拉桿絲杠，所述拉桿絲杠上部設(shè)有固 定支架，該固定支架通過(guò)可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接軸來(lái)與所述激光幕系統(tǒng)相連接； 其中，反射式激光幕測(cè)速方法具體包括如下步驟： 步驟S1 :在火炮炮口前方沿彈丸的發(fā)射方向以預(yù)設(shè)定的距離依次設(shè)置所述兩個(gè)扇形 激光器； 步驟S2 :開(kāi)啟激光器驅(qū)動(dòng)電源，扇形激光器放射出扇形面光源； 步驟S3:通過(guò)測(cè)量所述扇形面光源的發(fā)射方向與彈丸的發(fā)射方向之間的角度關(guān)系，調(diào) 節(jié)所述機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)臺(tái)、拉桿絲杠以及連接軸來(lái)調(diào)整扇形激光器的光源發(fā)射方 向，以使得扇形面光源的發(fā)射方向與彈丸的發(fā)射方向相互垂直； 步驟S4 :火炮發(fā)射彈丸，彈丸通過(guò)所述兩個(gè)扇形面光源時(shí)，部分擋住激光光束，部分激 光被反射，分別產(chǎn)生具有時(shí)間差的兩束發(fā)射光； 步驟S5 :所述兩束反射光分別經(jīng)光學(xué)狹縫、窄帶濾光片及成像鏡頭后成像于不同的光 電探測(cè)器上，光電探測(cè)器生成攜帶具有時(shí)間差的光信號(hào)； 步驟S6 :光電探測(cè)器將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再由信號(hào)處理器分析解算含有時(shí)間 差數(shù)據(jù)的電信號(hào)，最終生成彈丸在經(jīng)過(guò)第一扇形激光器及第二扇形激光器的扇形面光源期 間的平均速度。
2. 如權(quán)利要求1所述的反射式激光幕測(cè)速方法，其特征在于，每一所述扇形激光器所 發(fā)出的為頻率在630nm?680nm且厚度為4mm?6mm的紅光。
3. 如權(quán)利要求1所述的反射式激光幕測(cè)速方法，其特征在于，每一所述扇形激光器的 功率不商于1W。
【文檔編號(hào)】G01P3/68GK104101726SQ201310120396
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月9日
【發(fā)明者】高進(jìn), 周大錚, 靳京民, 李超位, 鈔紅曉, 邵小軍, 許鎮(zhèn)寰, 郭旻, 張倩, 焦明剛, 馬茂冬, 洪麗娜, 劉朋科, 曹馨, 張鵬飛 申請(qǐng)人:中國(guó)兵器工業(yè)第二〇二研究所