天幕靶测速系统标定技术的研究

1 引 言

    弹丸飞行速度是研究枪械系统内、外终点弹道性能，评价、检验枪械系统总体性能的一个重要参数[1]，也是衡量枪炮特性、弹药特性和弹道特性的一项重要指标。测定弹丸飞行速度有许多方法，采用网靶、箔靶、线圈靶[2]、天幕靶[3]、光幕靶、测速雷达等测速系统均能实现。其测试原理基本相似，都是由距离除以时间获得速度值。但在实际测定中，天幕靶和测速雷达的测试精度较高且对目标无干扰，工作性能可靠，特别是测定多发弹的飞行速度时，一次性布靶即可连续完成测试，所以目前常采用这两种测试系统。

    我国的天幕靶测速系统都是各科研院所研制。为了保证其性能的可靠，任何一种计量器具都必须定期进行检定，弹丸测速系统也不例外。以往我们依据中国兵器工业总公司发布的《天幕靶规范》、《天幕靶检定规程》，用实弹测速的方法对测速系统的整体性能进行定性检验。实弹射击即可定性判定测速系统是否正常，但是由于弹丸的精确速度不可知，所以无法确定测速系统的精度[4-5]到底有多高，即无法定量检验。

    本设计提出一个动态模拟天幕靶测速系统的飞行装置，模拟子弹飞行进入天幕靶视场的弹丸遮住光的作用，从而使天幕靶接收到光信号，该信号是由模拟装置产生，与真实弹丸进入天幕靶视场的时间严格一致，信号特性相近。因此，这使天幕靶测速系统的定量检验成为可能。

2 标定天幕靶测速系统的工作原理

    图 1 为标定天幕靶测速系统的工作原理图。两个天幕靶固定摆放距离为 S，其上方各自摆放 2 组发光光源。①光源通电后呈点亮状态，模拟天空背景，并在规定的时间灭。②设定时间间隔 t 为 20ms，两组光源各自开始灭的时刻分别为 t₁、t₂，则有：

    t = t₂-t₁=20 ms      （1）

③每个光源灭的时间可调，即：

    t_灭=20 μs～500 μs      （2）

④默认测试，系统默认时候，每个光源灭时间为500 μs，其他条件不变。⑤如果是自定义测试，自定义时，可以输入每个光源灭的时间，为 20μs～500μs的范围。每组 6 个光源按照先后顺序依次由亮变暗，模拟子弹飞越天幕靶光幕的轨迹，并精确控制其飞行时间。

    天幕靶物镜下有一狭缝，作为光阑。它使光学系统的视场变成具有一定厚度的扇形靶，我们称之为天幕，单镜头天幕靶的视场角为 24°；光阑下是光敏元件；天幕相当于一个虚设的靶面。当光源由亮到灭时，就相当于飞行弹丸穿过此天幕，遮住了进入狭缝的部分光线，而产生遮光作用，这样就使到达光敏元件的光通量发生变化，在电路中会产生一个正比于该光通量变化的电信号。该信号是由模拟装置产生，与真实弹丸进入天幕靶视场的时间严格一致，信号特性相近。此信号经过处理电路放大整形，最后输出一个脉冲信号，由测时仪记录两个天幕靶输出的两个脉冲信号的时间间隔 t′。该时间量与事先装定的两个模拟弹丸信号的时间间隔进行比较，即Δt=t′-t（t′是实际测出的时间），Δt 即为天幕靶存在的误差。通过计算、比较和分析，最终可实现整个测速系统[6]的标定。