阅读说明：本技术 一种楔形光幕阵列测量阵列炮管弹丸初速的装置及方法 (Device and method for measuring initial speed of array gun barrel projectile by wedge-shaped light curtain array ) 是由 倪晋平 田会 刘建兵 郑倩瑛 卢红伟 于 2019-10-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种楔形光幕阵列测量阵列炮管初速的装置与方法,所述装置由楔形光幕阵列、信号处理与放大模块及连接杆组成。楔形光幕阵列由两个或两个以上的楔形光幕组成,楔形光幕由光源和光电二极管接收模块组成。所述两套相同的测量装置距离一定间隔布放,配备相应的测试仪或信号采集装置,当弹丸先后穿过两套测量装置时,各楔形光幕输出弹丸的过幕信号,根据区截测速原理及楔形光幕阵列的空间位置关系,可以实现阵列炮管初速的测量。本发明结构形式简单,布靶方便,适用于阵列炮管齐射连发弹丸初速的测试。(The invention discloses a device and a method for measuring the initial speed of an array gun barrel by a wedge-shaped light curtain array. The wedge-shaped light curtain array consists of two or more wedge-shaped light curtains, and each wedge-shaped light curtain consists of a light source and a photodiode receiving module. The two sets of same measuring devices are arranged at certain intervals, corresponding testers or signal acquisition devices are arranged, when the projectile successively passes through the two sets of measuring devices, the wedge-shaped light screens output a projectile passing screen signal, and the initial speed of the array gun barrel can be measured according to the zone interception speed measurement principle and the spatial position relation of the wedge-shaped light screen array. The invention has simple structure and convenient target distribution, and is suitable for the initial speed test of the simultaneous-firing continuous-shooting projectile of the array gun barrel.)

一种楔形光幕阵列测量阵列炮管弹丸初速的装置及方法

技术领域

本发明属于靶场测试技术领域，主要涉及采用光幕阵列技术实现多个弹丸同时射击时初速度的测量，特别涉及一种两门或四门炮阵列炮管齐射连发时弹丸初速的测量及弹序识别的装置与方法，具体是一种楔形光幕阵列测量阵列炮管弹丸初速的装置及方法。

背景技术

多发转管炮或阵列炮管武器，射速高，连发射击的多发弹丸可在空间形成弹幕，能有效摧毁来袭的导弹或者无人机群，是舰载低空防御系统的关键装备。其发射的动态弹幕参数尤其是弹丸的飞行参数(包括速度、着靶位置、姿态等)，是直接评价武器系统性能的关键，在武器的论证、研制、生产、校验等过程中均需测量，且弹丸飞行参数的测量可以有效加速对多发转管炮或阵列炮管武器的发展与研制。

目前现有的弹丸飞行速度的测量装置和方法主要有线圈靶、天幕靶、光幕靶、线阵CCD和高速摄影测速装置等，其中线圈靶是最早的非接触试测量装置，由于其以电磁感应为测量原理，故其不能用于非金属材质弹丸的飞行速度，且由于易被外界电磁干扰，稳定性和可靠性较差；天幕靶和光幕靶是基于光电原理的两类较广泛使用的测量装置，目前也已研制出多种结构的测量装置，如水平天幕靶、仰角天幕靶、四光幕光幕靶、六光幕光幕靶等，结构简单，测量精度较高，成本低廉，已成功用于单发弹丸的测试；线阵CCD和高速摄影测速装置，虽然测量精度高，但是装置本身成本昂贵且对后续处理电路要求较高。以上所提测速装置均已成功用于单管炮发射的弹丸速度的测试，但当多个炮管同时发射时，射出多个弹丸，现有装置将因无法区分出同时穿过探测视场的两个以上弹丸，无法完成测量，从而导致阵列炮管发射的弹丸速度测量无法实现。

发明内容

本发明提供一种楔形光幕阵列测量阵列炮管初速的装置与方法，以解决现有测速装置无法测量阵列炮管武器齐射时多个弹丸的飞行速度的问题。

一种楔形光幕阵列测量阵列炮管初速的装置，包括楔形光幕阵列、信号处理与放大模块及连接杆，所述光幕阵列由两个或两个以上的楔形光幕组成，楔形光幕由光源和两个以上的光电二极管接收模块组成，所述两个以上的光电二极管接收模块均垂直设置于光源的光路上，且每个光电二极管接收模块的中垂线经过光源位置，所形成的每一个楔形光幕的视场边缘均设置有一对柱状激光标准指示器，两个以上的信号处理与放大模块分别对应一个光电二极管接收模块。

进一步的，所述光电二极管接收模块2和信号处理与放大模块3分别为四个。

进一步的，所述的光源1为一字线激光器。

上述装置测量阵列炮管初速的方法，包括以下步骤：

1)测量两套相同装置之间的间距S；

2)阵列炮管弹丸穿过两套装置的光幕阵列区域时，第一套装置输出弹丸的过靶信号t_A1、t_B1、t_C1、t_D1…，第二套装置输出弹丸的过靶信号t_A2、t_B2、t_C2、t_D2…

3)根据下式计算出各个弹丸的飞行速度：

V_A＝S/(t_A2-t_A1)

V_B＝S/(t_B2-t_B1)

V_C＝S/(t_C2-t_C1)

V_D＝S/(t_D2-t_D1)

…。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、本发明所说的测速光幕为光幕阵列，且该光幕阵列是通过光源和两个及以上的光电二极管接收模块组成，且每个光电二极管接收模块对应独立的信号放大模块，也就是集多个楔形光幕于一体，实现测量装置探测视场的空间区域划分，进而实现区分多个弹丸信号同时过靶时时间信号，前后布放两套阵列炮管初速测量装置，构成区截测速装置，便很容易实现多个弹丸同时过靶时的速度测量。

2、由于集光幕阵列于一体，使得测量装置结构形式简单，现场测试时布靶方便。

3、本发明测量装置单独使用时还可以作为信号触发装置，因此本装置功能多样，一机多用，组合灵活，组装方便。

附图说明

图1是四门炮管示意图；

图2是单个楔形光幕的组成示意图；

图3是楔形四光幕阵列测量2×2阵列炮管示意图；

图4是楔形四光幕阵列测量装置的外形尺寸示意图；

图5是楔形四光幕阵列测量1×4阵列炮管示意图；

图6是楔形两光幕阵列测量1×2阵列炮管示意图；

图中，1-光源，2-光电二极管接收模块，3-信号处理及放大模块，4-连接杆，5-光源结构框，6-接收装置结构框，7激光标准指示器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

实施例1：

本发明是一种楔形光幕阵列测量阵列炮管初速的装置。所应用的对象阵列炮管为2×2的发射装置，炮管位置示意图如图1所示。如图3所示，测量装置由楔形光幕阵列、信号处理与放大模块3及连接杆4组成，楔形光幕阵列具体为楔形四光幕阵列，其中每个楔形光幕由一个光源1和光电二极管接收模块2组成，也可以多个光幕共用一个光源1，光电二极管模块2垂直于光源1的中线，如图2所示。光源1安装在光源结构框5上，光电二极管模块2及信号处理模块3安装在接收装置结构框6内，光源结构框5和接收装置结构框6通过连接杆4连接，两套相同的所述测量装置间隔一定距离布放构成区截测速装置。

实施例2：

测量装置如实施例1，假设如图4所示的楔形光幕间的夹角β₁＝β₂＝β₃＝β₄＝β，阵列炮管的炮管空间位置分别对应于楔形四光幕阵列中的每一个光幕，A炮管的对应位置与光源的夹角为γ，且距离光源1的垂直距离为H，距离光源1所在Y轴的距离为x，光源1与光电接收装置间的距离为R，如图4所示。则有：

根据图示可知，0<γ<β，γ的最大临界值为β，则：

当L是定值时，x最大值为

即

即，R越小，γ越大；R越大，γ越小；当R为定值时，|EF|越小，L越小，γ越小；|EF|越大，L越大，γ越大。

γ的大小决定了可测量阵列炮管的横向间距。

根据阵列炮管的空间位置分布关系，实施例1中所述的楔形四光幕阵列测量装置，可用于测量1×4阵列炮管武器的弹丸初速，如图5所示。

实施例3：

测量装置如实施例1，光源结构框5和接收装置结构框6的两侧分别装有柱状激光标准指示器7，在测量装置安装时，根据对应激光标准指示器的光束重合来保证安装的精度。

每一个楔形光幕的视场两边缘可安装柱状激光，作为与另一个光幕的分界，在使用时对准炮管，以便区分在哪一个区域。

实施例4：

如图6所示，楔形光幕阵列具体为楔形两光幕阵列测量装置，可用于测量1×2阵列炮管武器的弹丸初速。

实施例5：

上述多种结构装置测量阵列炮管初速的方法，包括以下步骤：

两套测量装置距离一定间隔布放，配备相应的测时仪或信号采集装置，当弹丸穿过测量装置时，对应的楔形光幕输出弹丸的过靶信号，根据区截测速原理，可以实现阵列炮管初速的测量，具体步骤包括：

步骤一，测量两套楔形光幕阵列测量装置的间距S；

步骤二，阵列炮管弹丸穿过两套测量装置的楔形光幕阵列区域后，信号放大与处理模块将采集到的时间信号处理放大后，输出弹丸的过靶时间信号：第一套测量装置输出弹丸的过靶信号t_A1、t_B1、t_C1、t_D1…，第二套测量装置输出弹丸的过靶信号t_A2、t_B2、t_C2、t_D2…

步骤三，根据下式计算出各个弹丸的飞行速度：

V_A＝S/(t_A2-t_A1)

V_B＝S/(t_B2-t_B1)

V_C＝S/(t_C2-t_C1)

V_D＝S/(t_D2-t_D1)。

对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所属原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。