CN112904043B - 一种阻抗变换靶破片测速系统及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种阻抗变换靶破片测速系统及其测试方法，包括有电源模块、触发模块、信号发生模块及采集存储模块，电源模块包括有隔离电源和普通电源，信号发生模块包括有阻抗变换靶和隔离运放，采集存储模块包括有模数转换器、控制器、存储器和USB接口；采用阻抗变换靶替代线圈靶、梳状靶及光幕靶，在实现了对多组破片过靶信号进行采集的基础上，降低了爆炸产物对采集信息的干扰，保证了测试结果的准确性和可靠性，同时与光幕靶相比，试验成本降低；隔离电源中的第一隔离型电压转换器、第二隔离型电压转换器可将强电磁干扰脉冲隔离，普通电源通过隔离运放的前端将强电磁干扰脉冲隔离，从而保证了测速系统稳定运行。

Description

一种阻抗变换靶破片测速系统及其测试方法

技术领域

本发明属于爆炸破片测速领域，尤其涉及一种阻抗变换靶破片测速系统及其测试方法。

背景技术

现有常规武器很多采用破片杀伤方式，而破片能否有效杀伤目标与破片打击目标时的速度参数密切相关，同时破片速度参数可以很好地体现出武器的精确性、毁伤性以及武器基本状况，因此对破片飞行速度的测量是武器研制过程中一项非常重要的内容。

目前主要采用定距测时法进行破片速度测量。采用定距测时法中的靶网主要采用线圈靶、梳状靶、光幕靶三种形式。其中线圈靶只能对一个破片的破片过靶信号进行采集；梳状靶可实现对多个破片的破片过靶信号的采集，但由于爆炸环境中产生的爆炸火光、强冲击、强电磁等多种干扰因素，导致梳状靶采集的破片过靶信号波形杂乱无章，从中甄别有效破片信号异常困难，往往造成后续的测速结果不准确，与实际情况偏差很大；光幕靶对破片的灵敏度较高，可以有效检测破片，但破片测速的爆炸环境极为恶劣，破片数量多，飞散范围广，很难对光幕靶进行有效防护，由于光幕靶的成本较高，试验成本较高。另外弹药爆炸时，由于靶网无法避开爆炸产物的影响，其破片过靶信号中除包含有破片速度信息外，还夹杂着大量强电磁干扰脉冲，当输入到后续的设备中，极易造成后续设备的损坏。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足，提供一种阻抗变换靶破片测速系统及其测试方法，从而可解决采用定距测时法时靶网造成的测试效率低、信息采集不准确、成本高及弹药爆炸产生的大量强电磁干扰脉冲对后续设备产生损坏的问题。

为实现本发明目的而提供的一种阻抗变换靶破片测速系统，包括有电源模块、触发模块、信号发生模块及采集存储模块；

所述电源模块分别与信号发生模块、触发模块、采集存储模块连接，以实现向信号发生模块、触发模块、采集存储模块供电，所述信号发生模块、触发模块均与采集存储模块连接，以实现信号的转换和存储；

所述电源模块包括有隔离电源和普通电源，隔离电源还包括有第一电池、第一电压转换器、第一隔离型电压转换器及第二隔离型电压转换器，第一电压转换器与第一电池连接，以实现对第一电池输出电压的转换，第一隔离型电压转换器、第二隔离型电压转换器均与第一电压转换器连接，以实现将第一电压转换器的输出电压转换为隔离电压并将强电磁干扰脉冲隔离；普通电源还包括有第二电池、第二电压转换器、第三电压转换器及第四电压转换器，第二电压转换器与第二电池连接，以实现对第二电池输出电压的转换，第三电压转换器、第四电压转换器均与第二电压转换器连接，以实现将第二电压转换器的输出电压转换为目标电压；

所述信号发生模块包括有阻抗变换靶和隔离运放，阻抗变换靶与隔离运放的前端相连；

所述采集存储模块包括有模数转换器、控制器、存储器和USB接口，控制器分别与触发模块、模数转换器及存储器连接，以实现触发模块对控制器的启停来控制模数转换器转换成数字信号写入存储器，存储器与USB接口连接，以实现存储数据的导出。

作为上述方案的进一步改进，所述阻抗变换靶的靶面上印制固定数量的RC阻抗条。

作为上述方案的进一步改进，所述控制器采用可编程逻辑器件。

作为上述方案的进一步改进，所述模数转换器采用逐次逼近型转换器。

作为上述方案的进一步改进，所述存储器采用静态随机存储存储器。

作为上述方案的进一步改进，所述触发模块采用光耦触发器。

作为上述方案的进一步改进，所述第一电池、第二电池均采用锂电池。

一种阻抗变换靶破片测速的测试方法，其特征在于：方法步骤如下：

步骤1，将两块阻抗变换靶前后对应固定在指定位置，记录前、后靶间距L；

步骤2，将连接触发模块的外触发电缆缠绕在测试弹体上；

步骤3，接通电源模块进行供电，确保触发模块、信号发生模块及采集存储模块正常运行，同时防止爆炸后的强电磁干扰脉冲对测速系统产生损坏；

步骤4，爆炸瞬间，测试弹体上的外触发电缆被炸断，触发模块输出触发脉冲信号，传输至控制器进而控制系统进入触发状态；

步骤5，爆炸产生破片击断阻抗变换靶上的某个RC阻抗条，靶面阻抗发生变化，对应输出信号即产生跳变；前、后靶将跳变信号传输至隔离运放；

步骤6，模数转换器将隔离运放输出的信号转化为数字信号，传输至控制器，控制器再控制存储器将数字信号进行存储记录；

步骤7，通过USB接口导出上述数字信号，利用计算机软件绘出数据波形，提取出一个破片击中两块阻抗变换靶时波形发生跳变的时刻t₁和t₂，计算时间差Δt＝t₂-t₁，破片速度v＝L/Δt。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明提供的一种阻抗变换靶破片测速系统及其测试方法，

(1)采用阻抗变换靶替代线圈靶、梳状靶及光幕靶，在实现了对多组破片过靶信号进行采集的基础上，降低了爆炸产物对采集信息的干扰，保证了测试结果的准确性和可靠性，同时与光幕靶相比，试验成本降低；

(2)电源模块设置为隔离电源和普通电源，隔离电源单独向触发模块和信号发生模块供电，普通电源单独向信号发生模块和采集存储模块供电，其中隔离电源中的第一隔离型电压转换器、第二隔离型电压转换器可将强电磁干扰脉冲隔离，普通电源通过隔离运放的前端将强电磁干扰脉冲隔离，从而保证了测速系统稳定运行。

附图说明

图1为本发明的总体框架示意图；

图2为本发明的数据波形图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明，

如图1所示，一种阻抗变换靶破片测速系统，包括有电源模块、触发模块、信号发生模块及采集存储模块；

所述电源模块分别与信号发生模块、触发模块、采集存储模块连接，以实现向信号发生模块、触发模块、采集存储模块供电，所述信号发生模块、触发模块均与采集存储模块连接，以实现信号的转换和存储；

所述电源模块包括有隔离电源和普通电源，隔离电源还包括有第一电池、第一电压转换器、第一隔离型电压转换器及第二隔离型电压转换器，第一电压转换器与第一电池连接，以实现对第一电池输出电压的转换，第一隔离型电压转换器、第二隔离型电压转换器均与第一电压转换器连接，以实现将第一电压转换器的输出电压转换为隔离电压并将强电磁干扰脉冲隔离；普通电源还包括有第二电池、第二电压转换器、第三电压转换器及第四电压转换器，第二电压转换器与第二电池连接，以实现对第二电池输出电压的转换，第三电压转换器、第四电压转换器均与第二电压转换器连接，以实现将第二电压转换器的输出电压转换为目标电压；所述信号发生模块包括有阻抗变换靶和隔离运放，阻抗变换靶与隔离运放的前端相连；所述采集存储模块包括有模数转换器、控制器、存储器和USB接口，控制器分别与触发模块、模数转换器及存储器连接，以实现触发模块对控制器的启停来控制模数转换器转换成数字信号写入存储器，存储器与USB接口连接，以实现存储数据的导出；其中，所述阻抗变换靶的靶面上印制固定数量的RC阻抗条；所述控制器采用可编程逻辑器件；所述模数转换器采用逐次逼近型转换器；所述存储器采用静态随机存储存储器；所述触发模块采用光耦触发器；所述第一电池、第二电池均采用锂电池。

本发明提供了一种阻抗变换靶破片测速的测试方法，步骤如下：

步骤1，将两块阻抗变换靶前后对应固定在指定位置，记录前、后靶间距L；

步骤2，将连接触发模块的外触发电缆缠绕在测试弹体上；

步骤3，接通电源模块进行供电，确保触发模块、信号发生模块及采集存储模块正常运行，同时防止爆炸后的强电磁干扰脉冲对测速系统产生损坏；

步骤4，爆炸瞬间，测试弹体上的外触发电缆被炸断，触发模块输出触发脉冲信号，传输至控制器进而控制系统进入触发状态；

步骤5，爆炸产生破片击断阻抗变换靶上的某个/些RC阻抗条，靶面阻抗发生变化，对应输出信号即产生跳变；前、后靶将跳变信号传输至隔离运放；

步骤6，模数转换器将隔离运放输出的信号转化为数字信号，传输至控制器，控制器再控制存储器将数字信号进行存储记录；

步骤7，通过USB接口导出上述数字信号，利用计算机软件绘出数据波形，如图2所示；

再从图中提取出一个破片击中前、后靶时波形发生跳变的时刻t₁和t₂，如图2中前、后靶的跳变时刻分别对应为①-①、②-②、③-③、④-④、⑤-⑤、⑥-⑥、⑦-⑦、⑧-⑧及⑨-⑨，计算时间差Δt＝t₂-t₁；

最后计算出破片速度v＝L/Δt。

以上实施例不局限于该实施例自身的技术方案，实施例之间可以相互结合成新的实施例。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种阻抗变换靶破片测速系统，其特征在于：包括有电源模块、触发模块、信号发生模块及采集存储模块；

所述电源模块包括有隔离电源和普通电源，所述隔离电源与信号发生模块、触发模块连接，所述普通电源与信号发生模块、采集存储模块连接，以实现向信号发生模块、触发模块、采集存储模块供电，所述信号发生模块、触发模块均与采集存储模块连接，以实现信号的转换和存储；

所述隔离电源还包括有第一电池、第一电压转换器、第一隔离型电压转换器及第二隔离型电压转换器，第一电压转换器与第一电池连接，以实现对第一电池输出电压的转换，第一隔离型电压转换器、第二隔离型电压转换器均与第一电压转换器连接，第一隔离型电压转换器与触发模块连接，第二隔离型电压转换器与信号发生模块中隔离运放的前端连接，以实现将第一电压转换器的输出电压转换为隔离电压并将强电磁干扰脉冲隔离；普通电源还包括有第二电池、第二电压转换器、第三电压转换器及第四电压转换器，第二电压转换器与第二电池连接，以实现对第二电池输出电压的转换，第三电压转换器、第四电压转换器均与第二电压转换器连接，以实现将第二电压转换器的输出电压转换为目标电压；

所述信号发生模块包括有阻抗变换靶，阻抗变换靶与隔离运放的前端相连；

所述采集存储模块包括有模数转换器、控制器、存储器和USB接口，控制器分别与触发模块、模数转换器及存储器连接，以实现触发模块对控制器的启停来控制模数转换器转换成数字信号写入存储器，存储器与USB接口连接，以实现存储数据的导出。

2.根据权利要求1所述的一种阻抗变换靶破片测速系统，其特征在于：所述阻抗变换靶的靶面上印制固定数量的RC阻抗条。

3.根据权利要求1所述的一种阻抗变换靶破片测速系统，其特征在于：所述控制器采用可编程逻辑器件。

4.根据权利要求1所述的一种阻抗变换靶破片测速系统，其特征在于：所述模数转换器采用逐次逼近型转换器。

5.根据权利要求1所述的一种阻抗变换靶破片测速系统，其特征在于：所述存储器采用静态随机存储存储器。

6.根据权利要求1所述的一种阻抗变换靶破片测速系统，其特征在于：所述触发模块采用光耦触发器。

7.根据权利要求1所述的一种阻抗变换靶破片测速系统，其特征在于：所述第一电池、第二电池均采用锂电池。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述的阻抗变换靶破片测速系统的测试方法，其特征在于：方法步骤如下：

步骤1，将两块阻抗变换靶前后对应固定在指定位置，记录前、后靶间距L；

步骤2，将连接触发模块的外触发电缆缠绕在测试弹体上；

步骤3，接通电源模块进行供电，确保触发模块、信号发生模块及采集存储模块正常运行，同时防止爆炸后的强电磁干扰脉冲对测速系统产生损坏；

步骤4，爆炸瞬间，测试弹体上的外触发电缆被炸断，触发模块输出触发脉冲信号，传输至控制器进而控制系统进入触发状态；

步骤5，爆炸产生破片击断阻抗变换靶上的某个RC阻抗条，靶面阻抗发生变化，对应输出信号即产生跳变；前、后靶将跳变信号传输至隔离运放；

步骤6，模数转换器将隔离运放输出的信号转化为数字信号，传输至控制器，控制器再控制存储器将数字信号进行存储记录；

步骤7，通过USB接口导出上述数字信号，利用计算机软件绘出数据波形，提取出一个破片击中两块阻抗变换靶时波形发生跳变的时刻t₁和t₂，计算时间差Δt＝t₂-t₁，破片速度v＝L/Δt。

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