[发明专利]可用于水下的激光光幕测速靶

说明书

本发明公开了一种可用于水下的激光光幕测速靶，能以较为简单的结构实现对水下弹丸运动速度和通过位置的准确测量，该测量系统包括两套激光光幕和信号分析部分，其中每套激光光幕包括一个矩形金属框架，矩形框一边置激光发射器阵列，与之相对的另一侧对应放置相同数目的光电探测器，并做好密封防水处理，两套激光光幕相互平行放置在弹丸轨道上，使弹丸从两个光幕中有效区域穿过，两套激光光幕的激光光线方向相互垂直，该装置用于水下弹丸的速度和位置同时测量，具有非接触，响应快，精度高，成本低等优点。

技术领域

本发明属于水下枪械测试技术领域，具体地说，是一种弹丸水下飞行速度及位置测量装置。

背景技术

水下轻武器作为目前全球研究的热点，展开相关领域的技术研究具有非常重要的社会价值和军事意义。对水下武器的外弹道性能进行研究时，弹丸飞行速度与着靶坐标是衡量武器性能的重要参数。目前，对水下弹丸的飞行速度测量方法有很多，常用的有线圈靶测速，锡箔靶测速，高速摄影测速以及光幕靶测速。其中，光幕靶测速法因其与运动的弹丸没有直接接触而备受广大学者的青睐。

光幕靶是一种接收光信号转化为电信号的装置，探测飞行弹丸到达空间指定位置时刻的仪器，两台光幕靶与一台测时仪配合，可以用来测试弹丸在某点的飞行速度， 光幕靶测速系统主要分为两部分，其一是光幕结构，这部分配有光源，通过一系列光学装置形成光幕，产生并传输光信号；其二是光电转换系统，这部分接收光幕传来的光信号，将之转换为电信号，经过放大、整形后输出。光幕靶一般成对放置在弹丸的预定轨道上，当弹丸穿过光幕时，会遮住一部分光幕，使光敏元件产生的电信号发生变化，光电转换系统接收突变的电信号，经过放大整流最后输出为测时仪的触发信号。测时仪记录弹丸前后穿过固定距离两光幕的时间，由此测算弹丸在两光幕靶中间点的速度。对于光幕结构而言，激光从发射端打出，在探测器端被接受，从而在这之间形成光幕，由于激光存在发散角，所以光幕一般具有一定的厚度。

目前，常见的光幕结构有三种。第一种是单个高功率激光器作为连续光源，激光经过激光分束器、聚焦镜阵列形成激光束阵列，有效范围约1.5m*1.5m，其中光束直径大约10mm，相邻光束间隔5mm。这种方案存在的问题是激光源的功率过高，容易损坏；分束镜和聚焦准直问题消耗光强，影响光束质量，使得光幕光强空间上分布不均，可能使探测器数字信号产生误触发，而且整个系统完全密闭，不利于检修维护。第二种在第一种基础上进行了改进，在发射端使用多路激光器，等间距固定于刚体结构上，接口设计了X-Y微调，确保激光准直；在接收端放置同样数目的光电探测器，1对1接收激光信号，这种设计优点是没有分束和聚焦准直的问题，激光的质量较高，单个激光器损坏后，其他仍可工作，空间分辨率也更高；缺点是它在空间上只能分辨弹丸在激光束垂直方向上的位移，另一方向无法探测。第三种则是在第二种设备中激光束的垂直方向上再添加同样的激光阵列形成该垂直方向上的另一激光光幕，这样就可以同时测到弹丸在这两个方向上的位移，这种方案的缺点是设备比较复杂，且单光幕不能测得速度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可用于水下的激光光幕测速靶，该装置可以同时得到弹丸穿过测速靶的位置和速度。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种可用于水下的激光光幕测速靶，包括第一激光光幕、第二激光光幕以及信号采集处理设备，信号采集处理设备放置在岸上，第一激光光幕和第二激光光幕分别连接信号采集处理设备；使用时，两套激光光幕平行放置在弹丸轨道上，使弹丸从两光幕框架内部光幕的有效区域穿过，两套激光光幕的激光光线方向相互垂直，形成相邻的水平激光光幕和竖直的激光光幕。

与现有技术相比，本发明的显著优点为：

（1）本发明中在水下能够同时测量弹丸的速度和二维位置。

（2）本发明中速度和位置测量过程中不会直接接触弹丸，能够显著减小测量误差。

（3）本发明不需要设计复杂的光幕系统，整体结构简单，易于实现。