[发明专利]一种非拼接大靶面激光光幕速度测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于光电检测技术领域，涉及一种非拼接型大靶面激光光幕弹丸速度探测装置及探测方法。

背景技术

弹丸速度是武器系统各种参数中一项重要内容。国内外弹丸测速的方法有很多，其中区截测速法是最主要的方法之一。区截装置的具体结构一般分为接触靶和非接触靶两大类，接触靶中的通断靶靠接触测量，对弹速及飞行姿态有较大影响，影响测试精度。非接触靶有线圈靶、声靶、天幕靶和光幕靶，但使用线圈靶时对被测弹丸的材质有特殊要求，并且该靶易受磁场强度的影响；声靶对于低于音速飞行的运动物体不能测量；天幕靶不适于在夜间和雨天使用；光幕靶测速技术因其测速精度高、非接触式、不受天气影响的特点在弹丸速度测试中具有显著优越性。根据采用的光源不同，光幕靶又分为激光光幕靶和LED光幕靶，由于LED光源发散性强、能量不集中，难以实现大靶面弹丸速度的测试。激光光幕靶采用激光作为光源，在大靶面探测方面独具优势，但现有的激光靶在大靶面探测时多采用光幕拼接的方法，难以实现无缝拼接和共面拼接，光路调整困难，使用维护不便。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种非拼接大靶面激光光幕速度测试装置及方法，能够解决大靶面探测时采用光幕拼接方法导致的难以无缝拼接的问题。

本发明的一种非拼接大靶面激光光幕速度测试装置，包括启动光幕、停止光幕和测试模块，所述启动光幕和停止光幕互相平行地垂直于弹道线放置，启动光幕和停止光幕具有相同的结构，均包括原向反射装置、激光器、球面反射镜和探测器，其中：

所述原向反射装置包括两个互相垂直的支撑面和多个反射屏；所述激光器为能产生90度发散角的线激光的激光器，激光器放置在与两个支撑面交点对应的对角线的端点上，并且激光器的光轴与该对角线重合；

两个所述支撑面上均设置多个反射屏，每个所述反射屏与其所在支撑面所成的角度满足：入射到该反射屏的所有的激光光线相对于反射屏的入射角度小于等于5°；每个所述反射屏的大小满足：每个反射屏最多接收其所在位置的10度范围内的激光光线；每个支撑面上布置的反射屏形成不漏光的锯齿结构，激光光线入射到该锯齿结构上后再被反射回去，形成激光光幕；

所述反射屏表面铺设原向反射材料；

所述球面反射镜的圆心处具有一个通光孔，激光器的出光孔从球面反射镜的凸面方向与球面反射镜的通光孔贴合，且球面反射镜的光轴与激光光幕不共面；

所述探测器放置在球面反射镜的焦点上，用于接收由球面反射镜会聚的激光光线，探测器的输出端与测试模块相连；所述球面反射镜的焦点为由原向反射装置反射回来的激光光线再经球面反射镜反射的会聚点；

所述测试模块根据来自启动光幕的探测器的信号提取出弹丸的进入时刻T1，根据来自停止光幕的探测器的信号提取出弹丸的飞出时刻T2，然后再用启动光幕和停止光幕之间的距离除以（T2-T1），即测试出弹丸的飞行速度。

所述两个支撑面连接处的反射屏采用以交点为圆心的圆弧形凹面反射屏。

所述探测器包括圆弧形的基座和铺设于基座的3个光敏管，两个相邻光敏管的首、尾搭接，使光敏管覆盖住基座的整个圆弧面，所有光敏管信号输出接口并联后输出至测试模块；基座的凸面朝向球面反射镜，基座的中心点与球面反射镜的焦点重合；所述基座的圆弧型表面根据原向反射装置反射回来的激光光斑的形状和大小进行加工，使探测器完全接收激光光斑。

所述探测器包括圆弧形的基座和铺设于基座的多个光敏管，光敏管沿所述基座紧凑排列，覆盖住整个基座的圆弧面，所有光敏管信号输出接口并联后输出至测试模块；基座的凸面朝向球面反射镜，基座的中心点与球面反射镜的焦点重合；所述基座的圆弧型表面根据原向反射装置反射回来的激光光斑的形状和大小进行加工，使探测器完全接收激光光斑。

所述球面反射镜的光轴与激光光幕所成α角满足关系式：f为球面镜焦距、L为探测器的宽度、H为激光器发射出的激光的厚度。

本发明的一种基于权利要求1所述的测试装置的测试方法，具体方法为：弹丸先后穿过启动光幕和停止光幕，将从启动光幕接收到的激光的时域信号数据进行微分处理，并找到最大负斜率点所对应的时刻t1；将从停止光幕接收到的激光的时域信号数据进行微分处理，并找到最大负斜率点所对应的时刻t2；然后求出弹丸通过两个激光光幕的时间间隔：Δt＝t2-t1，再根据两光幕的靶距S，计算出弹丸速度v＝S/Δt。

本发明提供的一种非拼接大靶面激光光幕速度测试装置及方法，具有如下有益效果：