弹载激光靶上测试系统设计(2)
结 论 22
致谢 23
参考文献24
1 绪论
在野外靶场试验中，测量炮弹从出炮口到最终爆炸的时间间隔，是弹丸试验鉴定的重要性能指标之一。这个指标通常可以反映引信是否正常工作。但是在实际过作战时，炮弹属于高速飞行状态，所以做到精确测量这个时间间隔一直是一个棘手的问题。测试弹丸炸点时间包括测试弹丸出炮口时间和弹丸起爆时间。目前在弹丸出炮口时间测试领域，大都使用靶线通断法和光电法进行测量。靶线通断法灵敏度不高，测出的出炮口时间不准确。本文利用光电法测量弹丸出炮口到弹丸起爆的时间间隔，为引信设计提供数据参考。
1.1 课题研究背景及意义
激光引信是一种通过发射脉冲激光束探测目标的光学引信，具有对目标探测的主动性、方向性好和抗干扰能力强等优点，在各种导弹以及一些常规弹药中得到了广泛的推广和应用[1]。激光近炸引信通过激光测距，控制战斗部在距离目标前一定距离起爆，实现对目标的高效毁伤，引信起爆的时间和位置对弹丸毁伤效能有很大影响。在靶场试验中，通常采用高速摄像法和光电测量法，测试激光引信起爆时间。高速摄像法通过直接拍摄弹丸飞行轨迹，记录引信起爆时间，测试精度较低。光电测量方式通过在远处架设红外观测装置，捕捉弹丸发射和激光引信起爆时的火光信号，计算两个信号之间的时间差，以此获得引信起爆的时间[4-6]。两种方法均只能在激光引信起爆的前提下测试起爆时间，若激光引信系统因故障未在预定位置起爆，高速摄影和光电测量均无测试数据，无法获知激光引信工作状态，例如是否发射激光，是否给出起爆信号等，这就需要对激光引信外弹道飞行过程中的工作状态进行监测。对引信工作状态监测可以在引信上安装存储器，在弹道上实时记录激光引信工作状态，弹丸落地后回收弹丸，取出存储器，读取存储器上数据[3]。弹上存储的优点是记录的时刻和状态较准确，但是在激光引信系统中增加存储器，使系统复杂，功耗提高，且带装药弹丸落地后回收难度大、危险性高。
本文采用在目标靶板上安装激光接收系统的方法，直接接收飞行弹丸上激光引信发射的光脉冲并转化为电信号，数据采集卡记录该信号并在PC上显示。根据靶上激光接收模块接收到光信号可以判断激光引信是否正常发射光脉冲。激光引信设计时设定引信给出起爆信号后发射光脉冲频率升高，因此还可以根据信号频率是否有升高的来判断引信是否给出起爆信号。用光电法测试弹丸出炮口信号并用数据采集卡记录，计算激光信号频率变化时刻与弹丸出炮口信号的时间差得到激光引信给出起爆信号的时间，与高速摄像对比还可以得到从引信给出起爆信号到弹丸起爆的系统延时。测试装置可以不仅可以测试激光引信起爆时间，还可以监测激光引信弹道飞行中的工作状态，测试结果对激光引信设计具有很大的参考价值。
1.2 雪崩光电探测器技术的发展现状
1.3 本文研究的主要内容
本文通过APD传感器探测弹丸出炮口时刻和弹丸爆炸时刻。通过对电路知识和光学系统知识以及对红外激光接收系统的研究，设计光学接收系统和APD接收电路，做成原理样机，并对系统进行实验。
文章第一章为绪论，概述了文章的主要内容和研究背景；第二章为测试系统的方案设计，主要是介绍了系统的机械结构；第三章为炮弹出炮口时间测试方法，介绍了现如今几种常见的测试弹丸出炮口时间的方法，比较了各个方法的优劣，并提出采用光电法测试弹丸出炮口时间；第四章为APD探测系统设计，介绍了APD探测原理及APD的电路设计；第五章为测试系统模拟实验及其结果分析。
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