基于超声波的弹丸坐标测量装置设计
发布时间：2020-08-25 15:48
【摘要】：立靶密集度是评价武器精度性能的重要指标之一。基于被动声定位原理,研究了一种基于超声波传感器的弹丸坐标测量装置,并围绕该装置测量误差的产生机理进行了理论分析与实验研究。通过N理论波形与实测波形的对比分析,确定了可以采用激波波形的上升沿中的某点作为激波到达时刻的特征点。通过仿真分析分别比较了三种阵列在10m*10m测试靶面内的定位精度,确定了各自的适用范围,为根据不同需求选择对应的阵型提供了依据。根据激波信号产生及传递的过程分析了影响声学立靶坐标测量精度的误差来源。根据激波的传播特性,以12.7mm枪弹为例,研究了激波速度传递的衰减规律,仿真分析了视速度衰减所造成的定位误差；分析了采用阈值法提取特征点产生误差,同时试验测试了信号调理电路的同步性能,并分析了各通道相位差对定位精度的影响；分析了传感器转接件的加工及安装误差对定位精度的影响；分析激波与传感器距离远近对传感器接收信号的影响。设计了弹丸坐标测量实验装置。基于NU40C10T/ R-1型压电式超声波传感器,采用前端两级三极管以及运算放大电路实现了对超声波传感器的输出信号进行了放大,基于LM339设计了整形电路及触发电路。基于Cyclone Ⅰ-EP1C3T144C8N 的FPGA设计了时差计算模块,实现了时延计算功能。引入了FIFO模块实现了快存慢发的功能,实现了连发测试。基于MSP430F149单片机设计了控制模块。基于LabVIEW编写了上位机软件,实现了弹丸坐标测量显示及数据报表的功能。通过56式冲锋枪、7.62mm弹丸在靶道内进行实弹射击实验,在靶纸有效测试范围内取得了最大误差为1.6cm的定位精度。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ410.6
【图文】：
对于普通弹丸，激波信号扫过之处气压首先会从Ｐ0攀升至Ｐ0＋Ｐ，，然后衰减成Ｐ0－Ｐ２，逡逑并最终趋于Ｐ0Ｐ２ｌ，所测得的超皮曲线呈Ｎ状，故又称＂Ｎ波＂。实际弹丸尾部是类似圆逡逑柱体，不是一个点状，所Ｗ在压力曲线的尾部会有小的抖动，弹丸产生的Ｎ波如图２．１逡逑所示，弹头波的持续时间Ｔ为：逡逑Ｔ邋二邋Ｋ—￣Ｍａｄｙ逦（２．１）逡逑Ｃ＂（Ｍ幻２逡逑式（２．１）中，Ｋ一参数，与弹体的形状有关；Ｍａ—马赫数；Ｃ一声速；ｄ—弹如的逡逑直径；１邋一弹丸长度；ｙ—测量点与弹道线的距离。逡逑Ｐ午逡逑咐Ｐｉ……７Ｔ＼逡逑町冲２邋－—Ｗ逦＾逡逑了逡逑图２．１激波及压力曲线图逡逑ＨＨ逡逑图２．２某型弹丸激波信号逡逑图２．２为某型弹丸实测的激波信号Ｗ，对比图２．１与图２．２可Ｗ发现：逡逑６逡逑
曲＇ｍ逡逑图２．４旋转角度ｅ＝３０°仿真图逡逑如图２．４所示，当旋转角度为３０°时，在ｙ＝１０ｍ邋Ｗ下区域其定位误差都控制在２ｃｍ，逡逑水平Ｘ轴方向误差递增速度较慢，而在ｙ轴方向从６ｍ开始快速递增，最后在１０ｍ到逡逑１１ｍ时误差达到７ｃｍ，故该模型阵列不满足大勒１面实际的测量要求。逡逑。．？，－－－－－广－玉斗；二！二：巧采）＇、＞、、逡逑０邋０逡逑图２．５旋转角度ｅ＝６０°仿真图逡逑图２．５中，当旋转角度ｅ＝６０°，该模型的定位误差分布与上图相似，沿水平Ｘ轴方逡逑向误差递增速率较慢，当Ｘ达到边缘值５ｍ时，模型最大定位误差小于５ｍｍ，同时相对逡逑旋转角为３０°时误差在全局沿着ｙ轴递增明显，且在模型对称轴ｘ＝０ｍ处误差沿ｙ轴递逡逑增速率最快，在边缘ｙ＝ｌ邋Ｉｍ时，最大误差接近４ｃｍ，超过ｌＯｍＸ邋１０ｍ大勒１面最大误差±２ｃｍ逡逑的测试要求范围。逡逑１０逡逑
二邋十＇＜＞－－－逡逑曲＇ｍ逡逑图２．４旋转角度ｅ＝３０°仿真图逡逑如图２．４所示，当旋转角度为３０°时，在ｙ＝１０ｍ邋Ｗ下区域其定位误差都控制在２ｃｍ，逡逑水平Ｘ轴方向误差递增速度较慢，而在ｙ轴方向从６ｍ开始快速递增，最后在１０ｍ到逡逑１１ｍ时误差达到７ｃｍ，故该模型阵列不满足大勒１面实际的测量要求。逡逑。．？，－－－－－广－玉斗；二！二：巧采）＇、＞、、逡逑０邋０逡逑图２．５旋转角度ｅ＝６０°仿真图逡逑图２．５中，当旋转角度ｅ＝６０°，该模型的定位误差分布与上图相似，沿水平Ｘ轴方逡逑向误差递增速率较慢，当Ｘ达到边缘值５ｍ时，模型最大定位误差小于５ｍｍ，同时相对逡逑旋转角为３０°时误差在全局沿着ｙ轴递增明显，且在模型对称轴ｘ＝０ｍ处误差沿ｙ轴递逡逑增速率最快
本文编号：2803894
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ410.6
【图文】：
对于普通弹丸，激波信号扫过之处气压首先会从Ｐ0攀升至Ｐ0＋Ｐ，，然后衰减成Ｐ0－Ｐ２，逡逑并最终趋于Ｐ0Ｐ２ｌ，所测得的超皮曲线呈Ｎ状，故又称＂Ｎ波＂。实际弹丸尾部是类似圆逡逑柱体，不是一个点状，所Ｗ在压力曲线的尾部会有小的抖动，弹丸产生的Ｎ波如图２．１逡逑所示，弹头波的持续时间Ｔ为：逡逑Ｔ邋二邋Ｋ—￣Ｍａｄｙ逦（２．１）逡逑Ｃ＂（Ｍ幻２逡逑式（２．１）中，Ｋ一参数，与弹体的形状有关；Ｍａ—马赫数；Ｃ一声速；ｄ—弹如的逡逑直径；１邋一弹丸长度；ｙ—测量点与弹道线的距离。逡逑Ｐ午逡逑咐Ｐｉ……７Ｔ＼逡逑町冲２邋－—Ｗ逦＾逡逑了逡逑图２．１激波及压力曲线图逡逑ＨＨ逡逑图２．２某型弹丸激波信号逡逑图２．２为某型弹丸实测的激波信号Ｗ，对比图２．１与图２．２可Ｗ发现：逡逑６逡逑
曲＇ｍ逡逑图２．４旋转角度ｅ＝３０°仿真图逡逑如图２．４所示，当旋转角度为３０°时，在ｙ＝１０ｍ邋Ｗ下区域其定位误差都控制在２ｃｍ，逡逑水平Ｘ轴方向误差递增速度较慢，而在ｙ轴方向从６ｍ开始快速递增，最后在１０ｍ到逡逑１１ｍ时误差达到７ｃｍ，故该模型阵列不满足大勒１面实际的测量要求。逡逑。．？，－－－－－广－玉斗；二！二：巧采）＇、＞、、逡逑０邋０逡逑图２．５旋转角度ｅ＝６０°仿真图逡逑图２．５中，当旋转角度ｅ＝６０°，该模型的定位误差分布与上图相似，沿水平Ｘ轴方逡逑向误差递增速率较慢，当Ｘ达到边缘值５ｍ时，模型最大定位误差小于５ｍｍ，同时相对逡逑旋转角为３０°时误差在全局沿着ｙ轴递增明显，且在模型对称轴ｘ＝０ｍ处误差沿ｙ轴递逡逑增速率最快，在边缘ｙ＝ｌ邋Ｉｍ时，最大误差接近４ｃｍ，超过ｌＯｍＸ邋１０ｍ大勒１面最大误差±２ｃｍ逡逑的测试要求范围。逡逑１０逡逑
二邋十＇＜＞－－－逡逑曲＇ｍ逡逑图２．４旋转角度ｅ＝３０°仿真图逡逑如图２．４所示，当旋转角度为３０°时，在ｙ＝１０ｍ邋Ｗ下区域其定位误差都控制在２ｃｍ，逡逑水平Ｘ轴方向误差递增速度较慢，而在ｙ轴方向从６ｍ开始快速递增，最后在１０ｍ到逡逑１１ｍ时误差达到７ｃｍ，故该模型阵列不满足大勒１面实际的测量要求。逡逑。．？，－－－－－广－玉斗；二！二：巧采）＇、＞、、逡逑０邋０逡逑图２．５旋转角度ｅ＝６０°仿真图逡逑图２．５中，当旋转角度ｅ＝６０°，该模型的定位误差分布与上图相似，沿水平Ｘ轴方逡逑向误差递增速率较慢，当Ｘ达到边缘值５ｍ时，模型最大定位误差小于５ｍｍ，同时相对逡逑旋转角为３０°时误差在全局沿着ｙ轴递增明显，且在模型对称轴ｘ＝０ｍ处误差沿ｙ轴递逡逑增速率最快
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 狄长安;闵想;刘新爱;边鹏;;带水平倾角的被动声定位双三角阵模型[J];探测与控制学报;2014年01期
本文编号：2803894
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/2803894.html
