反射式光电测速系统研究

发布时间：2021-03-01 08:05

　　弹丸飞行速度测试,对于考察武器系统性能有着十分重要的意义。针对阴影照相系统的应用背景,在分析了基于光幕测速靶的工作原理基础上,提出了基于半导体激光器作为发射光源的窄幕面反射式光电区截靶的结构,构建了基于反射式光电区截靶的测速系统。反射式光电测速系统由光发射模块、光接收模块和信号处理模块三个部分组成。光源采用波长为830nm的半导体激光二极管（LD）发射激光,经柱透镜射向原向反射屏,光经反射屏返回到光接收模块；高速弹丸通过光幕时会引起光通量的变化,使处于反射光视场的光电二极管产生微弱的电流变化信号,微弱的电流变化信号经过电流电压转换电路、信号放大电路、电压比较电路、FPGA信号滤波电路进行信号处理,得到弹丸穿过光电区截靶时刻的位置信号和经历的时间值,可以解算出弹丸的速度。用Verilog HDL语言编写了计时器模块和显示模块,并通过ModelSim软件对其进行仿真,仿真的数据与预期的结果相吻合。系统对炮口火焰、蚊虫、冲击波等干扰信号进行了分析,确定了干扰信号的规律,并通过抗干扰电路滤除其干扰信号。调试阶段采用弹弓弹射小钢珠模拟子弹进行大量实验,模拟实验验证了系统的可靠性和稳定性。通过7.... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外光幕靶研究现状
        1.2.2 国内光幕靶研究现状
    1.3 课题主要工作
2 反射式光电测速系统总体方案设计
    2.1 反射式光电测速系统结构设计
        2.1.1 发射光源
        2.1.2 光电探测器
        2.1.3 原向反射屏
    2.2 反射式光电测速系统工作原理
    2.3 反射式光电测速系统模块化设计
    2.4 本章小结
3 反射式光电测速系统硬件设计
    3.1 系统光路机械结构设计
    3.2 半导体激光二极管驱动电源设计
    3.3 光电转换电路及放大电路设计
        3.3.1 光电转换电路设计
        3.3.2 放大电路设计
    3.4 模拟信号变化显示电路设计
    3.5 信号整形电路设计
    3.6 抗干扰电路设计
        3.6.1 抗干扰电路模块设计
        3.6.2 FPGA简介及选型
        3.6.3 FPGA电源电路设计
        3.6.4 FPGA下载配置
        3.6.5 复位和时钟电路
        3.6.6 JTAG接口
        3.6.7 输出电平转换电路设计
        3.6.8 系统内部干扰分析
    3.7 计时电路设计
        3.7.1 串行通信接口电路设计
        3.7.2 速度显示电路设计
    3.8 本章小结
4 反射式光电测速系统软件设计及仿真
    4.1 FPGA基本设计流程
    4.2 系统软件设计
        4.2.1 FPGA内嵌PLL设计
        4.2.2 抗干扰模块设计
        4.2.3 时间测量模块设计
        4.2.4 串口通信模块设计
    4.3 系统工作流程
    4.4 本章小结
5 系统调试
    5.1 研发阶段系统联调
        5.1.1 光路调试
        5.1.2 放大电路与整形电路调试
        5.1.3 抗干扰电路调试
        5.1.4 计时电路调试
        5.1.5 模拟子弹调试
    5.2 实验系统调试和结果
    5.3 测速误差分析
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]ARIES采集站改进电源供电[J]. 马林,王旭宏.  石油仪器. 2012(06)
[2]半导体激光器驱动电源的设计及仿真[J]. 李晓雷,蒲南江,李小虎,刘洋,李文超.  电子测试. 2011(08)
[3]反射式大面积光幕测速装置研究[J]. 王芳,狄长安,贾云飞,王力.  传感器与微系统. 2009(12)
[4]基于FPGA的高分辨率D/A转换器的实现[J]. 姜杏辉,邹丽新,孙平,马励行,季晶晶.  电子工程师. 2008(06)
[5]预失真半导体激光列阵技术[J]. 蔡然,荣健,曾岚,薛蔡,陈建国,蔡贵顺,胡诗杰,曹捷,董吉辉,李晓峰,胡渝,林为干.  发光学报. 2008(02)
[6]用于光幕测试的时刻信息提取方法研究[J]. 倪晋平,田会.  光学技术. 2008(01)
[7]Method for Measuring Velocity of Warhead Fragments Based on Photoelectric Detection[J]. 倪晋平,杨雷.  Journal of China Ordnance. 2007(04)
[8]反射式激光测速系统[J]. 何远航,魏文,张庆明.  北京理工大学学报. 2007(11)
[9]半导体光源的稳光控制电路的设计[J]. 王缜,贾智东,丁扬斌,申功勋.  导弹与航天运载技术. 2007(04)
[10]激光测速靶的经济实用性改进[J]. 王艳红,周汉昌.  弹箭与制导学报. 2006(04)

硕士论文
[1]基于光电二极管阵列的立靶坐标和速度测量[D]. 邱婉静.中北大学 2013
[2]数字式阴影照相测控系统研究[D]. 尹进.南京理工大学 2012
[3]收发一体化光幕靶测试技术研究[D]. 石林.西安工业大学 2010
[4]基于红外光幕靶的曳光弹测试技术研究[D]. 信强.西安工业大学 2010
[5]反射式光幕精密测速系统研究[D]. 王文涛.天津大学 2009
[6]基于反射式的光电测速系统及某型破片速度衰减规律研究[D]. 庞忠根.南京理工大学 2009
[7]基于FPGA的数据实时无损压缩系统设计[D]. 李雷定.中北大学 2009
[8]六幕光幕靶测试技术研究[D]. 田会.西安工业大学 2007



本文编号：3057190