自适应天空照度天幕靶系统

发布时间：2021-02-28 13:13

　　针对天幕靶弹丸过靶信号幅值易受天空照度影响,提出了一种基于光电转换原理的自适应天空照度天幕靶系统。系统以天空背景光作为系统光源,采用大口径光学透镜、狭缝光阑、光电探测器及相应光学结构构成天幕靶光学系统。根据天空亮度变化与转换电路输出电平成线形关系,设计了一种自动增益控制信号调理电路,可将弹丸过靶信号稳定在一定范围内,避免弹丸过靶信号饱和。多次试验结果表明,该系统使用方便、稳定可靠,能够很好地实现自适应天空照度,在1.2m弹道高度处,用5mm弹丸过靶信号幅值稳定在1.7～3.1V以内。 

【文章来源】：国外电子测量技术. 2020,39(03)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

理想光学系统物像关系

天幕靶测速系统采用以光电转换为基础的非接触式区截测速原理。图1所示为系统的工作原理。系统主要由两个天幕（起始天幕和截止天幕）、测试主机和上位机组成。探测的基本原理是利用天空背景光形成两个具有一定厚度的扇形光幕，当弹丸依次穿过起始天幕和截止天幕时，产生两个相位为负的模拟信号。经信号调理电路处理后，获得弹丸过靶信号原始波形。然后通过数据采集卡采集过靶信号波形送入上位机进行处理。选取过靶波形特征点，计算目标通过两光幕的时间间隔T，通过准确测量两光幕之间的距离S，由速度计算公式即可获得目标物体的速度。根据天幕靶的原理，为获得更高精度，更为稳定的自适应天空照度天幕靶系统，需要解决如下关键技术：基于天幕光电探测接收一体化技术以及基于自适应增益控制电路的信号处理技术。

系统以天空背景光作为光源，光学透镜与狭缝光阑经光学变换后在天空中形成具有一定厚度扇形光幕（即天幕），天幕经光学透镜汇聚于光电探测器上。当弹丸通过天幕时，遮挡部分投射到光电探测器上的光能，引起光电探测器上的光通量发生变化，经光电转换后，通过信号调理电路输出脉冲信号，完成一次目标探测功能，其光学原理如图2所示。由于弹丸速度高、尺寸小等特点，因此当弹丸飞行穿过天幕时，产生的信号响应幅度小，因此系统采用大口径光学透镜作为系统接收模块进行光收集、整形、会聚，同时配合使用狭缝光阑，光阑是光学系统中能够限制成像大小或成像空间范围的元件，主要用于调节通过的光束的强弱。狭缝光阑能够限制弹丸所成像到达探测器表面像的大小，在最大化接收弹丸遮挡光的同时减少噪声干扰。

【参考文献】：
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本文编号：3055902