專利名稱:大靶面光幕靶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及彈丸的內(nèi)彈道測試領(lǐng)域，特別涉及一種測量30mm口徑以下彈丸飛行速度的大靶面光幕靶。
背景技術(shù)：
在武器裝備的研制和生產(chǎn)中，彈丸速度和射頻參數(shù)是需要經(jīng)常測試的關(guān)鍵參數(shù)。在彈丸速度測量領(lǐng)域已經(jīng)有一系列測試儀器和裝備。較為常用的是區(qū)截裝置與測時儀共同組成測速系統(tǒng)，目前國內(nèi)靶場普遍使用的區(qū)截裝置是線圈靶、天幕靶以及小靶面光幕靶，他們都是采用非接觸式測試原理探測彈丸的過靶時刻。大口經(jīng)彈丸的測速一般在室外進行，采用天幕靶測速。小口徑彈丸的測速場地在室內(nèi)或半室內(nèi)，由于場地上空的天空被遮住，無法采用天幕靶，所以需要對天幕靶配置人工光源方可以完成測速，如中國專利CN 1046975A中所提發(fā)明，但是它存在著布置難度大，靶距很難精確標定。光幕靶與天幕靶相比，可以全天候、在室內(nèi)外均可使用，但是目前國內(nèi)靶場使用的TJ-1型激光靶、XGK-91型光幕靶、B470、B471光幕靶的有效靶面都較小，用于測試小口徑彈丸能夠滿足要求，但用于較大口徑彈丸的測試則存在一定的安全隱患。線圈靶與天幕靶、光幕靶相比，不能測試非金屬材質(zhì)的彈丸，加之材質(zhì)的磁性對測速數(shù)據(jù)影響較大，已處于逐步淘汰狀況。一些靶場要求測試25mm、30mm彈丸的初速，現(xiàn)有測速光幕靶無法使用；14.5mm脫殼彈的測試中，存在脫殼現(xiàn)象，也要求測速光幕靶的靶面要大。據(jù)悉，國外已有較成熟的大靶面光幕靶測試系統(tǒng)，比如B471光幕靶，但價格昂貴，安裝、調(diào)試以及后期維護較為不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種全天候，在室內(nèi)外均能對大口徑彈丸的單發(fā)、連發(fā)測速的大靶面光幕靶。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括靶架以及在靶架的同一平面對稱設(shè)置的發(fā)射裝置和接收裝置，其特點是，發(fā)射裝置和接收裝置為線陣列結(jié)構(gòu)，且在發(fā)射裝置和接收裝置的光路中分別設(shè)置有兩道發(fā)射光闌和接收光闌，接收裝置的輸出端還與信號處理電路相連接。
本發(fā)明的另一特點是發(fā)射裝置包括至少一個獨立的發(fā)光點光源的LED發(fā)光二極管和與發(fā)光二極管并聯(lián)的限流電阻；接收裝置包括多個并聯(lián)的兩組以上的由紅外光敏二極管組成的接收器以及與接收器電聯(lián)接的上拉電阻和耦合電容，每組并聯(lián)的紅外光敏二極管分別聯(lián)接各自的上拉電阻和耦合電容，不同組的耦合電容的另一端并聯(lián)與信號處理電路相連接；信號處理電路包括信號放大電路，彈尖彈底觸發(fā)電路和抗干擾處理電路，其中抗干擾處理電路包括觸發(fā)器、十進制小數(shù)位計數(shù)器、十進制個位計數(shù)器、十進制十位計數(shù)器和比較器，接收裝置的不同紅外光敏二極管組的耦合電容的另一端并聯(lián)，并與信號處理電路的放大電路聯(lián)接，放大電路的輸出與彈底觸發(fā)電路的輸入聯(lián)接，彈底觸發(fā)電路的輸出與觸發(fā)器的輸入端相連接，觸發(fā)器的輸出端與計數(shù)器相連接，計數(shù)器的輸出端與比較器相連接；發(fā)射光闌和接收光闌的寬度為1mm。
由于本發(fā)明的發(fā)射裝置和接收裝置為線列陣，并設(shè)置的兩道光闌將成錐體狀發(fā)光空間限制為薄片狀；由于成線列狀排列的發(fā)光器件和接收器件，可以無限制的擴展排列長度，因此本發(fā)明的線狀發(fā)光光源尺寸可以超過目前所有光幕靶的尺寸；且有效靶面可以根據(jù)用戶使用要求，按任意尺寸設(shè)計，并采用數(shù)字濾波，將沖擊波干擾、蚊蟲干擾濾除，提高了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。



圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明圖1的A-A剖視圖；圖3是本發(fā)明發(fā)射裝置2的電氣連接圖；圖4是本發(fā)明接收裝置3的電氣連接圖；圖5是本發(fā)明接收信號處理電路流程圖；圖6是本發(fā)明信號處理電路7的電路原理圖；圖7是本發(fā)明靶架的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖7(a)為分離式靶架的結(jié)構(gòu)示意圖，圖7(b)是一體化靶架的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進一步詳細說明。
參見圖1，2，本發(fā)明包括靶架1以及在靶架1的同一平面對稱設(shè)置的線陣列結(jié)構(gòu)的發(fā)射裝置2和接收裝置3，且在發(fā)射裝置2和接收裝置3的光路中分別設(shè)置有兩道寬度為1mm的發(fā)射光闌4和接收光闌6，發(fā)射裝置2與接收裝置3之間形成了一個具有一定厚度的薄形光幕面5，接收裝置3的不同紅外光敏二極管組的耦合電容10的另一端并聯(lián)，并與信號處理電路7相連接。在彈丸穿過光幕面5時會遮住一部分光線，此時接收裝置3中的紅外光敏二極管接收到的光通量發(fā)生變化而產(chǎn)生微弱變化的光電流信號，經(jīng)過信號處理電路7放大處理，將微弱變化的信號放大、整形最終以數(shù)字信號或模擬信號輸出。彈丸先后穿過兩個光幕面5，測時系統(tǒng)記錄彈丸穿過兩個光幕面5間的時間，則按下式即可計算出彈丸穿過兩光幕靶間的平均速度。v=ST]]>式中，S為兩個光幕靶幕面的距離，稱為靶距，T為兩個光幕靶探測的過靶時間。
參見圖3，本發(fā)明的發(fā)射裝置2包括多個獨立的發(fā)光點光源的LED發(fā)光二極管和與發(fā)光二極管并聯(lián)的限流電阻8。發(fā)射裝置中共采用φ5紅外發(fā)光二極管200個，波長為850nm，電源采用直流24V，供電電流為450mA，形成的線光源有效長度為1000mm。LED發(fā)光二極管組成的大尺度線性光源陣列，其光能量照度均勻，功耗較低，一般電源箱即可正常供電，發(fā)射裝置2的發(fā)光二極管屬于均勻漫射體，在其發(fā)光立體角范圍內(nèi)，發(fā)光亮度在各個方向上都是相等的。為了滿足大視場線光源的需要，將多個發(fā)光二極管并聯(lián)在一起，通過限流電阻8形成恒定電流，每一個二極管都作為一個獨立的發(fā)光點光源，它們發(fā)出的光由于疊加而使光能量得到增強，同時也擴大了接收視場。為了形成預定寬度的光幕面5，在發(fā)光二極管前面加入了兩個發(fā)射光闌4。
參見圖4，接收裝置3包括并聯(lián)的多組由紅外光敏二極管組成的接收器以及與接收器電聯(lián)接的上拉電阻9和耦合電容10，不同組的耦合電容10的另一端并聯(lián)與信號處理電路7相連接。由于受紅外光敏二極管的接收能量的限制，本發(fā)明將40個接收器紅外光敏二極管作為一組，整個靶面共分為五組，接收裝置3采用的紅外光敏二極管的有效接收面積為5mm×5mm，最終組成的線接收視場的寬度為1000mm。發(fā)射裝置2發(fā)出的光線經(jīng)接收裝置3的兩條光闌6后，進入接收器件，這樣可以有效的避免外界光線和槍口火光的干擾，提高整個系統(tǒng)的可靠性，而每一組紅外光敏二極管采用獨立的100K上拉電阻9與0.1μF的耦合電容10，五組接收器件在信號輸出的遠端并聯(lián)在一起，進入信號處理電路7，經(jīng)放大、整形。這樣，當任何一組接收器件產(chǎn)生過靶信號時，二極管接收陣列接收到的光能量發(fā)生了變化，產(chǎn)生微弱變化的電信號，信號處理電路7都會對其進行放大、濾波、整形。從而實現(xiàn)了大尺度線性接收。
參見圖5，被測彈丸穿過光幕面5時，接收裝置3的紅外光敏二極管接收陣列接收到的光能量發(fā)生了變化，產(chǎn)生微弱變化的電信號，信號處理電路7將接收裝置3采集到的信號進行放大、濾波、整形、抗干擾處理，最后經(jīng)過驅(qū)動電路輸出至驅(qū)動測時電路。該信號經(jīng)過前級放大電路放大后，分為兩路，一路作為模擬信號輸出，可以用示波器觀察該信號的波形，也可以用信號采集儀采集該信號以作進一步的分析。另外一路經(jīng)過觸發(fā)電路完成彈尖與彈底觸發(fā)時刻的選擇，然后進入抗干擾電路模塊，抗干擾模塊電路采用ALTER公司的EPM7128SLC84-15芯片實現(xiàn)。經(jīng)過該電路后，正確識別出彈形信號，濾除其他干擾信號，只有彈丸信號輸出，最后經(jīng)過驅(qū)動電路輸出。
參見圖6，本發(fā)明的信號處理電路7包括信號放大電路，彈尖彈底觸發(fā)電路和抗干擾處理電路，其中抗干擾處理電路包括與接收裝置3彈底觸發(fā)電路輸出端與觸發(fā)器11，觸發(fā)器11的輸出端與計數(shù)器12、13、14相連接，計數(shù)器12、13、14的輸出端與比較器15相連接。計數(shù)脈沖輸入時鐘脈沖的晶振頻率為10MHz，即時鐘脈沖為0.1us。當輸入脈沖信號觸發(fā)觸發(fā)器11時，觸發(fā)器11輸出端Q輸出高電平，其持續(xù)的高電平時間與輸入信號高電平時間相同。同時，計數(shù)器12、13、14開始工作。計數(shù)器12為小數(shù)位，計數(shù)器13和計數(shù)器14分別為個位和十位，將計數(shù)器的輸出端連接到比較器15上。信號處理電路7，當彈丸穿過幕面時，遮擋住一部分光線，使進入接收器件的光通量發(fā)生變化，產(chǎn)生了微弱的電信號。當輸入信號寬度大于20μs時，其輸出端輸出低電平，以便于后續(xù)電路檢測該信號的寬度。按同樣的方法可以檢測出蚊蟲干擾信號。由于在不同的彈丸的測試中，尤其是近音速彈丸的測試中，沖擊波或者聲波的干擾較為嚴重，常常使測試數(shù)據(jù)嚴重失常。通過對不同的信號的特性進行分析，采用識別彈丸過靶信號的寬度，信號處理電路7自動濾除比彈信號寬度小的信號如沖擊波信號，濾除比彈信號寬度大的信號如蚊蟲信號，大大的提高了測試可靠性。彈丸、蚊蟲和沖擊波信號的脈沖寬度差別很大沖擊波信號寬度在10μs左右，彈丸信號在60-120μs左右，低速的“蚊蟲”信號則可以到達ms級。因此通過識別放大后的信號脈沖寬度，通過脈沖計數(shù)器，就可以區(qū)分出彈丸信號、蚊蟲信號和沖擊波信號，從而就可以把沖擊波和蚊蟲信號濾除。
參見圖7，本發(fā)明的靶架1可采用分離式靶架和一體化靶架，。
本發(fā)明的發(fā)射裝置2和接收裝置3使用了線陣列結(jié)構(gòu)實現(xiàn)大靶面可以按任意尺寸設(shè)計。信號處理電路7中采用數(shù)字濾波技術(shù)，減少了光幕靶誤觸發(fā)的幾率?？紤]到試驗現(xiàn)場條件有時較為惡劣，如夏天時蚊蟲較多，若穿過光幕面，則會觸發(fā)電路產(chǎn)生錯誤的過靶信號；或者試驗彈丸速度在音速附近，彈頭波和槍口聲波同有效彈形信號交疊在一起，數(shù)字濾波電路自動完成識別彈丸信號，將非彈丸信號濾除掉，提高了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.大靶面光幕靶，包括靶架[1]以及在靶架[1]的同一平面對稱設(shè)置的發(fā)射裝置[2]和接收裝置[3]，其特征在于所說的發(fā)射裝置[2]和接收裝置[3]為線陣列結(jié)構(gòu)，且在發(fā)射裝置[2]和接收裝置[3]的光路中分別設(shè)置有兩道發(fā)射光闌[4]和接收光闌[6]，接收裝置[3]的輸出端還與信號處理電路[7]相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的大靶面光幕靶，其特征在于所說的發(fā)射裝置[2]包括至少一個獨立的發(fā)光點光源的LED發(fā)光二極管和與發(fā)光二極管并聯(lián)的限流電阻[8]。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的大靶面光幕靶，其特征在于所說的接收裝置[3]包括多個并聯(lián)的兩組以上的由紅外光敏二極管組成的接收器以及與接收器電聯(lián)接的上拉電阻[9]和耦合電容[10]，每組并聯(lián)的紅外光敏二極管分別聯(lián)接各自的上拉電阻[9]和耦合電容[10]，不同組的耦合電容[10]的另一端并聯(lián)與信號處理電路[7]相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的大靶面光幕靶，其特征在于所說的信號處理電路[7]包括信號放大電路，彈尖彈底觸發(fā)電路和抗干擾處理電路，其中抗干擾處理電路包括觸發(fā)器[11]、十進制小數(shù)位計數(shù)器[12]、十進制個位計數(shù)器[13]、十進制十位計數(shù)器[14]和比較器[15]，接收裝置[3]的不同紅外光敏二極管組的耦合電容[10]的另一端并聯(lián)，并與信號處理電路[7]的放大電路聯(lián)接，放大電路的輸出與彈底觸發(fā)電路的輸入聯(lián)接，彈底觸發(fā)電路的輸出與觸發(fā)器[11]的輸入端相連接，觸發(fā)器[11]的輸出端與計數(shù)器[12、13、14]相連接，計數(shù)器[12、13、14]的輸出端與比較器[15]相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的大靶面光幕靶，其特征在于所說的發(fā)射光闌[4]和接收光闌[6]的寬度為1mm。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種大靶面光幕靶，用于30mm口徑以下炮彈或槍彈或爆炸破片速度的測量，是一種有效面積大于1000mm×1000mm的光幕靶，采用線列陣發(fā)射裝置和接收裝置，并設(shè)置的兩道光闌將成錐體狀發(fā)光空間限制為薄片狀；由于成線列狀排列的發(fā)光器件和接收器件，可以無限制的擴展排列長度，因此本發(fā)明的線狀發(fā)光光源尺寸可以超過目前所有光幕靶的尺寸；且有效靶面可以根據(jù)用戶使用要求，按任意尺寸設(shè)計，并采用數(shù)字濾波，將沖擊波干擾、蚊蟲干擾濾除，提高了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。
文檔編號F41J1/00GKCN1614348SQ200410073341
公開日2005年5月11日 申請日期2004年12月2日
發(fā)明者倪晉平, 安瑩, 蔡榮立, 田會, 馮斌, 宋玉貴, 王鐵嶺 申請人:西安工業(yè)學院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan