激光测速光幕靶

一、概述

  弹丸参数测试是靶场测试的一项主要内容。其中，弹丸速度是衡量火炮系统对目标射击效果的主要特征参数，也是目前火炮、弹丸、特种玻璃生产厂家在产品检验中的主要的技术指标，在发射药鉴定试验和穿甲试验中需要测量弹丸的初速和着速，有时确定弹道系数和弹形系数也与测速有着密切的关系。总之，各种类型的射击都需要测量弹丸的速度。

目前，弹丸速度的测量主要采用2种方法：一种是测量弹丸飞过一段已知距离(S)的时间(t)，由公式V＝S/t可求得已知距离的平均速度V，其主要测试仪器有网靶、线圈靶、天幕靶和光幕靶等；另一种速度测量方法是应用多普勒雷达技术，本产品为成都科大胜英科技有限公司研发生产的——激光测速光幕靶。

采用多普勒雷达有其技术上的先进性，但是由于测量小反射面积的弹丸时，误差较大，国内较少采用。

网靶、线圈靶成本低廉，但因其测量原理是弹丸击断导线或电路线引发电脉冲，所以测量过程引起的干扰很大，造成测量误差增大；另外网靶、线圈靶的测量原理确定了其不能重复使用，重复测量的时间成本和维护成本都比较大。

而天幕靶和光幕靶以其精度较高，使用方便，可重复使用等优势，在弹丸测速市场占据较大份额。

由于天幕靶以天空背景光作为光源工作，在对亚音速弹测量时，声音超前弹丸到达光幕面，声音压缩空气引起空气折射率改变，使进入天幕靶镜头的光能量改变，容易造成天幕靶误触发，从而引起测量误差的增大。

光幕靶是一种用于测试飞行弹丸速度的区截装置，主要用在低伸弹道的弹丸初速测试中。它既可以用于测试金属弹丸，又可以用于测试非金属弹丸。由于采用了人工光源，不受自然条件的限制，再加上灵敏度和测试精度高，操作简单等优点，在国内大部分靶场得到了广泛的应用。

光幕靶测试中的主要干扰是冲击波干扰，是由于弹丸发射时形成的冲击波所致。对于超音速弹丸来说，并不会对测试结果产生影响，冲击波以声速传播，弹丸先于波阵面之前到达靶面产生触发信号。但对于低音速和近音速弹丸来说，弹丸的速度低于冲击波的传播速度，冲击波的波阵面先于弹丸到达靶面产生触发信号，如果将第一个触发信号作为测试的最终触发信号，就会给测试带来很大的误差。在高精度的测试中需要解决这些干扰对测试产生的影响，以提高测试的准确性和精度。

目前国内的光幕靶主要有三种形式：

1、中科院自动化所提出的光栅及光电二极管阵列测试法，其示意图见图一。图中1为防护挡板，2为光源和光栅，3为光幕靶框架，4是光电二极管阵列，5为激光光束.

2、西安工业学院提出的光纤编码立靶，其示意图见图二。将扇形天幕用光导纤维分成若干个小扇形，每组光纤的端面为一矩形 ,通过镜头成像 ,形成一个小扇形天幕。若干个矩形端面在镜头像面处排列成线阵 ,就构成了具有较大角度的扇形天幕 。每组光纤的另一端与一个光电敏感面相接。这样 ,弹丸过扇形不同区域时 ,会有不同的光电管信号反应出来，两台天幕靶正交布置 ,可将两天幕的重迭视场分割成若干小块 ,这样就可判定弹丸穿越此平面时的坐标。

3、激光二极管阵列和光电二极管阵列构成的光幕靶。其示意图见图三。

图中1为激光二极管阵列，3为光电管阵列，4是光幕靶框架，2为激光光束阵列。

当弹丸穿越光幕靶时，遮挡激光光束阵列从而在光敏管处产生脉冲信号。

在分析现有光幕靶测量速度的基础上,本公司开发了性能优越的激光光幕靶测速系统。

一个典型的1000X1000 mm²的光幕靶示意图如下图四：

图四：光幕靶示意

系统的区别于其他公司现有产品的*之处：

1、采用*的技术形成连续的激光光源组成光幕墙，从而使光幕靶的空间分辨率与光源无关，所以很容易使空间分辨率达到5mm以下，只须根据用户需求设定即可;

2、运用数字处理电路有效的解决了信号干扰问题;

3、采用特殊设计的计时电路,保证计时的精度,既能测单发的速度,也能测连发的速度；

4、在很多套测速系统实践经验的基础上， 完善地解决了初速的测试精度问题等；

5、在用户需求较为严格的情况下，可以监测每一只激光接收管的信号，从而在光幕靶上形成间距最小为4mm的坐标系统，可以获得非常详细的实验数据，如弹片数量、弹着点、弹道等；

激光测速光幕靶测试原理如图五：

图五、测试原理

激光光幕靶由

激光二极管阵列（光源）、光电接收阵列、光电信号预处理电路、计时及测速、上位微机处理软件系统构成。

二、技术指标：

1．适用弹种：  各种材质弹丸

2．适用弹径：  φ5——φ200 mm

3．最大射频    <9000发/分钟

4．最大连续测量数  ≤10发（超过10发，须连接微机读取数据）

5．光幕靶有效视场：  200 × X mm² （可根据要求定做）

6．测速范围：      10m/s——3000m/s

7．环境条件： -25℃ —— 65℃

相对湿度≤75%，风速≤ 6 m/s

8．速度测量误差： < 0.05 %

9．电源  ：  220V AC，功耗 < 20W

三、具体实现：

    我们提供如图5所示的两对发射-接收盒（共计4个盒子），客户根据自己场地、测量需求制作支架，将4个盒子安装到支架上，联好线缆，即可构成一套完整的测速系统。