铝箔靶信号调理器及数据处理软件设计+PCB电路图(2)
5. 数据采集系统的软件设计 17
5.1数据采集卡的参数设置程序 17
5.2测速系统的软件设计 19
5.2.1 初始化操作 19
5.2.2信号读取处理模块 20
5.2.3计算速度模块 21
5.2.4 表格的操作 23
5.2.5 保存与撤销数据 23
5.2.6 其他功能 25
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
附录A 电路总图 30
附录B PCB原理图 31
1 绪论
1.1 研究背景与意义
目前国内外关于枪弹及炮弹速度测量的研究性试验很多，采用的方法不一，有光幕靶、天幕靶、线圈靶等。与单个弹丸相比较，战斗部在爆炸后产生的破片数量很多，大小形状不一，速度差异也较大，飞行轨迹无法控制，往往测量时需设置十几到数十个测量点，这使得其很难通过光幕靶、天幕靶、线圈靶等进行测量，再加上破片群飞行方向难以控制，极有可能损坏这些价格昂贵的仪器，另外这些设备在试验现场布置等也存在困难。铝箔靶以其结构简单、成本低廉并有足够的准确度等优点，在战斗部破片速度及衰减规律测试中有着广泛的应用。
在破片速度及衰减规律测试中，铝箔靶往往是通过测时仪来记录过靶的时间信号。而一般在进行破片群速度测量时，由于测点众多，而一台测时仪的通道数是非常有限的。最主要的是无法和其他被测信号如冲击波压力信号、振动信号、温度信号等进行同步。这时候借助于多通道数据采集系统就能够很便捷地采集多路速度信号，然后通过数据处理得到破片过靶的时间信号，从而实现对破片速度的测量。但是铝箔靶出来的信号是无法直接接入数据采集系统的，因此，需要设计一台信号调理器，将铝箔靶产生的破片过靶信号转换为适合数据采集的信号，然后再接入数据采集卡。
本文设计的铝箔靶多通道信号调理器可采用220V电源供电，也可以适合野外作业需要，采用干电池供电，可显示铝箔靶的连接状态，输出信号可方便地和数据采集系统相连。
1.2 国内外研究现状
1.3 破片速度衰减规律
除了对破片速度进行实测外，还可以根据破片衰减规律的理论对破片的速度进行预报。
当弹片得到初速并脱离其爆炸产物，或者由枪、炮等发射装置抛射出去后在空气等流体介质中飞行时将会受到两种力的作用，一个是重力，另一个则是空气阻力。重力会使得弹道在子弹飞行的过程中发生弯折，而空气阻力会使其飞行速度不断衰减动能减少。速度减少至某特定值时其动能将不能满足破坏性方面的要求，不再具备武器所需的杀伤能力。因此破片速度的衰减规律会直接影响其杀伤威力。对破片衰减规律的研究测试也是枪支弹片性能检测的重要部分。
众所周知，破片在运动过程中因受空气阻力速度不断衰减，由空气动力学可知其在空中所受的阻力为：
根据牛顿第二定律，其运动微分方程为
式中， 为破片质量； 为空气阻力系数； 为空气密度； 为破片迎风面积； 为破片飞行速度；实际上空气阻力系数 是速度 的函数，在这里则假设它是常数。
因而通过计算破片阻力系数和迎风面积就能够获取破片的速度衰减规律，从而能够对破片的速度进行理论上的计算。
2.基于铝箔靶的破片测速系统
2.1 铝箔靶工作原理
铝箔靶是由两张铝箔中间夹一层绝缘泡沫或纸等绝缘材质构成，测试时将两张铝箔各自引线至测时装置，靶开关就是两张铝箔。一般靶开关在靶面上形成，使得电路闭合和断开。通常，根据靶开关的工作方式将接触靶分为断靶和通靶。断靶是使靶开关断开的接触靶，通靶则是使靶开关接通的接触靶。铝箔靶属于通靶范畴。在常态时，两张铝箔是绝缘断开的。当破片穿过铝箔靶的瞬间，破片充当导体将绝缘层两侧的铝箔导通，即将靶开关接通。图2.1为铝箔靶的原理电路图，其中A为过靶信号输出端，E为电源，K为靶开关。从电路图可看出，当靶开关K处于常态“断开”时，A端为高电平状态，当弹丸破片与靶产生机械作用将靶开关接通时，输出端A则由高电平翻转为低电平状态[7]。如图2.5所示。
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