收发合一的光幕靶装置及光幕靶测试方法

摘要

本发明公开了一种收发合一的光幕靶装置和光幕靶测试方法，将光源和接收光电器件安装在一个电路板上构成发射和接收合一的探测装置主体，通过反射镜反射光线，构成探测光幕。探测装置和反射装置均安装有同一结构的角度调节机构，调整角度调节机构可调入射光幕和反射光幕角度，配合光幕对正装置保证两个光幕间的角度。保证从发光器件的光线主轴与接收器件接收光线的主轴在一个平面。本发明结构简单，环节少，也累积误差小，测量精度高，方便组合，不仅可以用于弹丸的测速，还可进行密集度测试以及弹丸飞行角度和方位的测定，拓宽了弹丸的测试范围。

说明书

技术领域

本发明属于靶场测试技术领域，主要涉及一种测量各种口径飞行弹丸速度以及密集度的光幕靶和测试方法，特别涉及一种光源和接收装置合一的光幕靶装置。具体是一种收发合一的光幕靶装置及光幕靶测试方法。

背景技术

在枪炮弹和发射药的尘产和研制中，弹丸初速是必测参数，采用四个光幕靶组成一定的阵形，可以测试弹丸的着靶密集度，若采用六个光幕靶组成一定的阵形，出了速度密集度外，还可以测试弹丸速度矢量。在四光幕或者六光幕测试系统中，光幕间的几何角度测量误差直接影响最终所测参数的精度。目前，光幕靶已广泛应用于各种靶场，实现弹丸速和密集度的测量。光幕靶的主要部件有发射装置(也叫光源)、接收装置以及信号处理电路。发射装置与接收装置在空间形成光幕，在光幕中光线从光源出发经过光幕到达接收装置中的光电探测器件。当飞行物体穿过，遮住一部分光线，从而引起到达光电探测器件上光通亮的变化，进而引起探测器光电流的变化，信号处理电路放大和处理微弱变化的光电流信号，最终输出一个代表穿过光幕时刻的电脉冲信号。两台光幕靶与一台测试仪配合，按定距测时法可以测试飞行物体的速度。

对于飞行弹丸的测速，目前主要采用光幕靶这种光机电一体的设备，，本技术领域的技术人员也在不断地对其改进，以获得更高的测量精度，如中国专利ZL03105699.7、CN89102652、CN200620134458.7、CN200420007418.7，还有在国内靶场大面积使用的XGK-91-I型测速光幕靶和XGK-2002型光幕靶。以上光幕靶采用光源直射接收装置的方法，也就是光源和接收装置布置在所形成光幕的两侧。在采用四个光幕靶或六个光幕靶构建四光幕和六光幕立靶测试系统时，这种结构的光幕靶很难保证各光幕靶光幕间的几何角度，也不容易测量几何角度值。

本发明项目组长期致力于靶场测试的设备和靶场测量技术研究。项目组近期通过互联网以及图书馆现有的资料对国内外专利文献和公开发表的期刊论文检索，尚未发现与本发明密切相关的和一样的报道或文献。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术现状，克服上述技术或装置存在的缺点，提供一种收发合一的光幕靶装置及光幕靶测试方法。该装置结构简单，光幕间的角度容易调节，保证各光幕靶光幕间的几何角度，非常容易组成测速系统或密集度测试系统所需的光幕阵形，组合应用，获得不容易测量的飞行弹丸几何角度值。

下面对本发明进行详细说明

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明是一种收发合一的光幕靶装置，包括有探测装置、反射装置、计时仪、信号处理电路，其特征在于：收发合一的光幕靶装置中包括有光幕对正装置，探测装置和反射装置均通过同一结构形式的角度调节机构安装在各自的机械结构上；收发合一的光幕靶装置中的探测装置由收发合一探测主体、光幕指示装置、探测装置机械结构以及角度调节机构构成，探测装置机械结构上安装有收发合一探测主体、光阑和光幕指示装置，收发合一探测主体是由接收器件和发光器件间隔排列成直线阵列，均匀分布安装在同一条状电路板上，器件的敏感面指向一致；通过调整角度调节机构保证从发光器件射出的光线主轴与接收器件接收光线的主轴在一个平面，直线阵列中的相互对应的接收器件[101]和发光器件的光线主轴相互平行；反射装置由反射镜面、角度调节机构和反射装置机械结构组成，反射装置机械结构上安装反射镜面，反射镜面为长条状，其长度与收发合一探测主体相对应，反射装置与探测装置相对形成探测光幕；信号处理电路，包括有信号放大电路和对正电压放大电路，探测装置中的所有的光电接收器件汇接形成一个电路接点，通过选择开关，选定所接入电路，在光幕靶装置布靶安装过程中，电路接点接人对正电压放大电路，对正结束后，电路接点接人信号放大电路。

长期以来，进行弹丸测速的光幕靶一直沿用发光装置与接收装置分置与两侧共同构成捕捉弹丸信号的光幕，虽然可以实现弹丸的测速，但当光幕采用多对组合时，各个光幕靶的几何角度很难精确保证，影响了测量精度。本发明将接收器件和发光器件间隔排列成直线阵列安装于一侧，配合反射装置形成捕捉弹丸信号的光幕，不仅结构简单，而且安装好操作方便，提高了测试效率。本发明在整体机构中设置了角度调节机构，并配合设置了对正显示电路和光幕指示装置，使得本发明不仅结构保证了靶面中发光器件射出的光线主轴与接收器件接收光线的主轴在一个平面；尤其是采用多个光幕靶组合应用时，布靶、安装、调试程序和放大电路也相互关联，形成一体，消除了各个光幕间的几何角度误差，提高了测量精度，拓宽了测量范围。

本发明的实现还在于：探测装置和反射装置通过连接杆连接成一体化测量光幕。这样是通过专门的结构实现探测装置和反射装置连接成一体。有点是结构简单，使用灵活，易加工，易实现。

本发明的实现还在于：探测装置和反射装置不用连接杆固定成整体形式，将探测装置和反射装置分别固定在靶道两边的墙壁上，或其他相对的支架上，通过调节装置，使其对正。

以上两种将探测装置和反射装置固定成整体形式可以根据具体场地及条件进行选择。

本发明的实现还在于：反射装置的反射镜面由一面整体的平面反射镜构成。

本发明的实现还在于：反射装置的镜面由多个镜面拼接构成平面反射镜。

本发明的实现还在于：安装于探测装置的电路板两端的光幕指示装置采用激光器构成。

本发明还是一种光幕靶测试方法，其特征在于：采用两对收发合一的光幕靶，将两对收发合一的光幕靶平行安置，进行对飞行弹丸测速。

本发明作为光幕靶测试方法，用两个探测装置和一个反射装置构成一定角度的测试光幕，用于弹丸密集度测试。

由于本发明将发光器件和接收器件制作在同一电路板上，安装于靶面的同一侧，采用反射镜构成光幕，原理简单，结构简单，成本低廉。采用了对探测装置和反射装置同时附加角度调节机构以及对正电路和光幕指示装置的技术方案，通过旋转反射装置的角度，或通过旋转探测装置的角度，均可以调节入射光幕和反射光幕的角度，很容易保证两个光幕的间的角度。从根本上保证了单个光幕的调整容易，尤其当多个光幕靶组合应用时，其单个靶的对正以及各个靶间的角度调整均变得非常容易。因结构环节少，也减少了累积误差，从而提高了测量精度，由于方便组合，不仅可以用于弹丸的测速，还可以进行密集度的测试以及弹丸飞行角度好方位的测定，拓宽了弹丸的测试范围。

附图说明：

图1是本发明的探测装置结构示意图；

图2是本发明中光幕对正原理的组成示意图；

图3是本发明用连杆连接成一体化探测光幕示意图；

图4是本发明中由两对探测装置和反射装置形成的测速原理图；

图5是本发明形成一定角度的探测光幕；

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行详细说明

实施例1：本发明是一种收发合一的光幕靶装置，包括有探测装置、反射装置、计时仪、信号处理电路，探测装置捕捉的信号同时连接到计时仪和信号处理电路。收发合一的光幕靶装置中包括有光幕对正装置。探测装置401和反射装置402均通过同一结构形式的角度调节机构安装在各自的机械结构上，角度调节机构采用轴与轴套配合并附加锁紧机构，见图3的四个角所示。收发合一的光幕靶装置中的探测装置401由收发合一探测主体、光幕指示装置104、探测装置机械结构以及角度调节机构构成，探测装置机械结构上安装有收发合一探测主体、光阑和光幕指示装置104，收发合一探测主体是由接收器件101和发光器件102间隔排列成直线阵列，均匀分布安装在同一条状电路板上，器件的敏感面指向一致。探测装置具体的实现是参见图1，将多个接收器件101和发光器件102相间直线排列，焊接在长条形电路板上，电路板上的印制导线分别将接收器件101和发光器件102进行适当连接。带有接收器件101和发光器件102的长条形电路板可以拼接成所需要的长度，并固定在机械结构103上，保证所有的接收器件101和发光器件102在同一直线上。光阑106用来限制接收器件101的接收面和发光器件102的发光面，使它们形成一道非常薄的探测光幕。将光幕指示装置104装在探测装置的两端，进行调整后，使两条光幕指示光束105所形成的平面成为探测光幕的中心平面。

调节装置的作用是使探测装置上光源发出的光线经反射镜后顺利地进入探测装置上的接收器件上。或者，通过调节装置形成一定角度的光幕。探测装置和反射装置都装有调节装置。

通过调整角度调节机构保证从发光器件102射出的光线主轴与接收器件101接收光线的主轴在一个平面，直线阵列中的相互对应的接收器件101和发光器件102的光线主轴相互平行；反射装置402由反射镜面206、角度调节机构和反射装置机械结构组成，反射装置机械结构上安装反射镜面206，反射镜面206为长条状，其长度与收发合一探测主体相对应，反射装置402与探测装置401相对形成探测光幕；信号处理电路，包括有信号放大电路204和对正电压放大电路203，探测装置401中的所有的光电接收器件101汇接形成一个电路接点201，参见图2，通过选择开关，选定所接入电路，在光幕靶装置布靶安装过程中，电路接点201接人对正电压放大电路203，查看电压表202，当电压表202指示的电压值最大时，就是对正位置，对正结束后，电路接点201接人信号放大电路204，对正电压放大电路(203)、光电接收器件(101)和角度调节装置共同行成对正装置。因为飞行弹丸的过靶信号是动态信号，则对于捕捉的弹丸通过信号，要采用交流放大。

实施例2：装置总体构成同实施例1，参见图3，探测装置401和反射装置402通过连接杆302连接成一体化测量光幕。通过连接杆将探测装置和反射装置连接成具有一定靶面的探测光幕。启动光幕对正装置，通过光幕调节装置，当光幕对正装置的电压表指示最大电压值时，锁紧光幕调节装置，此时激光指示器指示的位置就是测量光幕的正确位置。调节光幕测试装置或枪架位置，使射击方向与激光指示器光束垂直后便可进行射击。

实施例3：装置总体构成同实施例1，如果在室内靶道做试验，或者试验场地具有其他支架，探测装置401和反射装置402不用连接杆固定成整体形式，将它们分别固定在靶道两边的墙壁上，或其他相对的支架上，通过调节装置，使其对正。采用本发明构建的测速光幕靶，靶面可以定制成任意尺寸，成本低廉。

实施例4：装置总体构成同实施例2，反射装置402的反射镜面由一面整体的平面反射镜206构成。反射镜面也具有长条状，且对光线有非常高的反射率。

实施例5：装置总体构成同实施例3，反射装置402的镜面由多个镜面拼接构成平面反射镜206；角度调节装置调节反射镜面的反射光线的角度；反射装置机械结构用来安装反射镜面和与其他部件相连接。

实施例6：装置总体构成同实施例4，安装于探测装置401的电路板两端的光幕指示装置[104]采用激光器构成。

实施例7：装置总体构成同实施例5，安装于探测装置401的电路板两端的光幕指示装置104采用激光器构成。探测装置两端的激光指示器，激光指示器发出细细的红色光束(或其他波长的光束)，用来指示探测光幕的位置。

对正装置的光源采用探测装置中的光源，接收器件可以是探测装置中的部分接收器件，也可以是散布在探测装置上不同位置的接收器件，两种探测器件型号相同，只是接入不同的放大电路。光幕对正装置中接收器件的输出信号进行直流放大，直流放大器的输出的对正电压203电压表指示。

实施例8：装置总体构成同实施例2，参见图4，作为一种光幕靶测试方法，采用两对收发合一的光幕靶，将两对收发合一的光幕靶平行安置，进行对飞行弹丸测速。根据测试的需要，可以使用两个或四个装置构成组成测速用光幕。该收发合一的光幕靶包括长条状探测装置、反射装置、光幕对正装置、光幕调节装置、对正用直流发大电路、飞行物体探测信号交流放大电路。采用本发明的方法构建的测速光幕靶，靶面可以定制成任意尺寸，成本低廉。

实施例9：装置总体构成同实施例2，参见图5，作为一种光幕靶测试方法，用两个探测装置和一个反射装置构成一定角度的测试光幕，即用两个探测装置和一个反射装置，通过调节装置，可以构成一定角度的指示光幕。用于弹丸密集度测试。

实施例10：光幕对正装置也有光源和接收器组成。对正装置的光源采用探测装置中的光源102，接收器件可以是探测装置中的部分接收器件101，也可以是散布在探测装置上不同位置的接收器件，两种探测器件型号相同，只是接入不同的放大电路。探测装置的接收器件101的输出信号通过开关201可以选择直流放大和交流放大。

光幕对正时，将开关201拨到直流放大位置，调节探测装置或反射装置，接收器件101接收到反射镜206反回的光线，接收器件101的输出信号经直流放大器203放大后，由电压表202指示探测到的光能量大小，当电压表202指示最大输出电压时，探测装置中的光源所发出的光线经反射镜206反射后最大限度的被接收器件101接收，此时探测装置处于最大灵敏度状态，而光幕指示光束所形成的平面就是测量光幕。

测量光幕找到以后，将开关拨到交流放大位置，此时当弹丸经过测量光幕时，探测装置的接收器件101输出的微弱、快速信号将被交流放大器204放大，得到过靶信号205用于驱动计时装置。参见图2所示。

实施例11：将探测装置401和反射装置402用连接杆连接成一体化测量光幕。如图3所示，探测装置的机械结构103通过连接部件301与连接杆302连接，探测装置可以绕301转动，以找到最大灵敏度光幕。同样，反射装置的机械结构304通过连接部件303与连接杆302连接，反射装置也可以绕303转动。

实施例12：采用角度调节装置调节时应先锁紧连接部件301或303。假设先锁紧301，使探测装置固定，打开电源，反复旋转反射装置，并观察对正电压表指示，当电压表输出最大电压时，锁紧303，使反射装置固定。此时，光幕指示光束105所确定的平面就是测量光幕。

实施例13：参见图4，探测装置401和反射装置402形成一个测量光幕，当采用两个测量光幕，并使它们平行，距离为S，便形成弹丸速度测试区截装置。射击时，保证射击方向与光幕指示光束105垂直，可获得较高的测试精度。

实施例14：参见图5，采用两个探测装置401和一个反射装置402便可形成具有一定角度的探测光幕。此时，可以关闭探测器401a的接收器件，关闭401b的发光器件。预先固定401a的位置，根据光幕指示光束105经反射装置402反射后的位置，可以大概确定探测器401b的位置。然后，根据401b对正电压表的指示值，最终确定401b的位置。