基于光电二极管阵列的立靶坐标和速度测量

摘要

弹丸弹着点坐标和速度的测量主要依靠光电立靶系统进行测量，目前国内的光电立靶系统存在结构复杂、测量精度低等缺点。本文根据这一现状，研究了一种基于光电二极管阵列的立靶坐标和速度的测量系统。该系统克服了这些缺点，且具有成本低、结构简单、测量精度高等特点。该系统的研制对于目前报靶系统有着重要的意义。
　　本系统的核心部分是光电靶的设计结构，系统的发射光源采用90°扇形半导体激光器，接收装置采用光电二极管阵列，四个90°扇形激光器经过圆柱透镜发出扇形光幕，这些扇形光幕相互交叉成一个矩形光幕，矩形光幕的光强由光电二极管阵列测量。当有弹丸穿过矩形光幕时，部分激光器发出的光会被遮挡住，促使相对应的光电二极管接收到信号，处理电路经过对信号的采集、分析及计算得到弹丸坐标，同时记时仪记录弹丸穿过光幕靶的时间，根据光幕靶间的距离计算得出弹丸的速度。
　　论文中给出了该光电靶的硬件电路及弹丸坐标和速度的计算方案。硬件电路由光电转换电路、比较电路和数字信号电路组成，计算方案包括坐标计算方案和速度计算方案，在对有效靶区为1m的光电靶进行仿真实验后，表明该光电靶的测量误差在2mm内。
　　在论文的最后设计了一种改进型的光电靶系统，改进后的系统是以两个LED灯为光源设计的光电靶，它的主要特点是结构简单，抗震性比较好。论文中对有效靶区为0.5m的光电靶进行了三种不同的仿真实验，仿真实验分别从光源离靶面0mm、50mm、100mm的地方进行，通过仿真实验得出在光源离靶面50mm时光电靶的测量误差最小。最后对0.5m×0.5m的光电靶样机进行了7.62mm的实弹试验，结果表明该立靶系统具有高精度和高灵敏度的特点。

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1 绪论

1.1选题的背景与意义

1.2 课题相关领域及国内外发展现状

1.3 光电测试系统简介

1.4 论文的主要内容

2 光电靶系统整体方案设计

2.1 立靶坐标和速度的测量原理

2.2系统主要器件的选择及参数

2.3光电靶的系统构成及工作原理

2.4光电靶的坚固性分析

2.5本章小结

3 硬件电路设计

3.1 系统整体电路设计

3.2光电转换电路设计

3.3比较整形电路的设计

3.4 数字信号电路

3.5本章小结

4 计算方案及误差分析

4.1计算方案

4.2测量系统灵敏度分析

4.3误差分析

4.4本章小结

5 改进后的光电靶系统

5.1改进后的光电靶系统构成及工作原理

5.2 改进后光电靶的误差分析

5.3 光电靶样机及实验数据

5.4 两种光电靶的对比

5.5 本章小节

6 总结和展望

6.1全文概括总结

6.2对未来的展望

参考文献

攻读硕士学位论文期间发表的论文

致谢