交汇式激光精度靶测试技术研究

论文摘要

弹丸射击精度测量是靶场测试中的一项重要内容,其精度测量指标直接决定了武器在有效射程内击中目标的能力,近年来,对射击精度的测试一直是各国在靶场测试领域中的研究热点。现有的精度靶测试设备普遍存在价格昂贵、结构复杂及操作难度大等缺点,因此,研究一种新型的精度靶测试设备成为目前靶场测试中的迫切需求。本文采用交汇式测试方法,使用半导体激光器作为光源,光敏三极管阵列作为光敏探测元件构建了交汇式激光探测光幕,配合交汇式算法实现射击精度测量。文章首先介绍了交汇式激光精度靶测试技术的测量原理,设计了总体测试方案,提出了实现交汇式激光精度靶测试中的几个关键技术及解决方案：灵敏度、频响特性及信号采集与提取,通过实验验证了方案的可行性。本文设计部分共分五部分对精度靶进行介绍。第一部分主要完成测试原理和总体方案的设计；第二部分主要解决课题设计中的关键技术并提出解决方案；第三部分主要介绍探测器件的选型和探测电路的工作原理、设计方法以及信号的流动过程；第四部分主要完成简要的结构设计,为靶体提供支撑；第五部分主要通过软件模拟靶面进行误差分析,确定满足相关标准。通过仿真分析及实验验证,设计的总体方案结构简单、光路合理、探测电路简洁无放大电路,通过数学模型的误差分析表明,设计的交汇式激光精度靶能够满足测试精度要求,为靶场精度测试提供了一种全新的测试方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 精度靶测量发展
• 1.2.1 接触式测量方法及设备
• 1.2.2 非接触式测量方法及设备
• 1.3 国内外发展现状
• 1.3.1 国外发展现状
• 1.3.2 国内发展现状
• 1.4 精度靶的发展趋势和展望
• 2 交汇式激光精度靶测试原理
• 2.1 设计目标
• 2.2 测试方案分析
• 2.3 测试原理
• 2.4 基本结构设计
• 2.5 基本器件的选择
• 2.5.1 激光器
• 2.5.2 传感器
• 2.6 孔径光阑
• 2.7 算法研究
• 2.7.1 传感器的放置和编号
• 2.7.2 测量公式推导
• 2.8 本章小结
• 3 信号获取
• 3.1 探测器尺寸与精度
• 3.2 信号探测单元
• 3.3 灵敏度和频率响应
• 3.3.1 频率响应验证
• 3.3.2 灵敏度验证
• 3.3.3 实验验证
• 3.4 信号转换
• 3.5 信号传输方式选择
• 3.6 本章小结
• 4 电路设计
• 4.1 交汇式激光精度靶电路系统设计
• 4.2 激光器及驱动
• 4.3 信号采集电路
• 4.3.1 信号采集处理核心
• 4.3.2 信号采集电路设计
• 4.3.3 CPLD设计
• 4.3.4 信号采集电路原理设计
• 4.4 信号处理电路设计
• 4.4.1 信号算法电路核心选择
• 4.4.2 信号处理电路设计
• 4.5 通信电路
• 4.5.1 无线通信功能
• 4.5.2 有线通信功能
• 4.6 靶面模拟实验
• 4.6.1 靶面模型的建立
• 4.6.2 实验流程及数据
• 4.7 本章小结
• 5 整体结构设计
• 5.1 结构设计总体方案
• 5.2 光阑设计
• 5.3 靶体结构设计
• 5.4 各零部件设计
• 5.5 本章小结
• 6 误差分析
• 6.1 特殊点误差计算
• 6.2 误差公式求取
• 6.3 靶面误差分布
• 6.4 本章小结
• 7 结论
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读学士期间发表的论文
• 致谢
• 附录