CN214277198U - 一种密集连发爆炸时刻的测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种密集连发爆炸时刻的测量装置，所述测量装置包括镜头、主机以及设置在所述主机内部的控制单元和传感器；其中，所述控制单元包括放大滤波电路、转换电路、控制器和授时终端；所述转换电路和授时终端分别与所述控制器连接，所述转换电路还与所述放大滤波电路连接，所述放大滤波电路还与所述传感器连接，所述传感器的检测面位于所述镜头的汇聚线路上；其有益效果是：该方案集采集和快速存储连续爆炸火光强度信息于一体，进而实现连发弹丸爆炸时刻精确测量的设备，为后续客观分析弹药毁伤能力提供支撑。
Description
技术领域
本实用新型涉及测时装置技术领域，具体涉及一种密集连发爆炸时刻的测量装置。
背景技术
炸药在爆炸过程中向外界发射紫外(波长小于0.38μm)、可见光(波长为0.38～0.78μm)和红外(波长大于0.78μm)波段组成的辐射能流，可见光区域内的辐射能流即形成爆炸火光现象。炸药爆炸火光具有持续时间短、强度大等特点，在爆炸参数中最难测量。
爆炸火光强度可以通过爆炸产物的各种状态方程来计算，常用的状态方程主要有两类，一类从基本假设出发推导得到的状态方程，不依赖于炸药性能试验数据；另一类依赖于炸药性能试验数据的经验或半经验状态方程。通过理论准确计算爆炸光强的方法可靠性有待进一步探讨，因而主要通过试验的方法对炸药的爆炸光强进行实际测量。
早期爆炸火光光强是通过高速摄影仪来测定的，光强越高，信号越强，底片黑度越大，通过对底片的处理，确定光强，这种方法既麻烦，误差又大，且对信号的光谱特性毫无了解。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种密集连发爆炸时刻的测量装置，以克服现有技术中弹药靶场试验时，连发密集落弹条件爆炸时刻的精确测量问题。
本实用新型采取的技术方案为：一种密集连发爆炸时刻的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括镜头、主机以及设置在所述主机内部的控制单元和传感器；其中，所述控制单元包括放大滤波电路、转换电路、控制器和授时终端；
所述转换电路和授时终端分别与所述控制器连接，所述转换电路还与所述放大滤波电路连接，所述放大滤波电路还与所述传感器连接，所述传感器的检测面位于所述镜头的汇聚线路上。
优选的，所述镜头采用光学镜头。
优选的，所述传感器采用光电传感器。
优选的，所述光电传感器包含有雪崩光电二极管阵列。
优选的，所述授时终端采用北斗授时终端。
优选的，所述放大滤波电路包括第一放大器A1和第二放大器A2，所述第一放大器A1的正相输入端用于接收所述传感器输入的电信号，所述第一放大器A1的输出端与所述第二放大器A2的正相输入端连接，所述第二放大器A2的输出端通过电阻与所述第一放大器A1的反相输入端连接，所述第二放大器A2的反相输入端通过另一电阻接地。
优选的，所述第二放大器A2及外围电路构成积分器。
采用上述技术方案，具有以下优点：本实用新型提出的一种密集连发爆炸时刻的测量装置，该方案集采集和快速存储连续爆炸火光强度信息于一体，进而实现连发弹丸爆炸时刻精确测量的设备，为客观分析弹药毁伤能力提供支撑，并具有以下效果：
(1)能够高精度、高速度的采集连续爆炸光强信号；
(2)通过设有的放大滤波电路，实现爆炸火光的分离，有效抑制环境光变化对采集的光强数据的影响。
附图说明
图1是本实用新型实施例所提供的一种密集连发爆炸时刻的测量装置的连接示意图；
图2是本实用新型实施例中放大滤波电路的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，这里的描述不意味着对应于实施例中陈述的具体实例的所有主题都在权利要求中引用了。
参考图1、图2所示，本实施例提供的一种密集连发爆炸时刻的测量装置，所述测量装置包括镜头、主机以及设置在所述主机内部的控制单元和传感器；其中，所述控制单元包括放大滤波电路、转换电路、控制器和授时终端；
所述转换电路和授时终端分别与所述控制器连接，所述转换电路还与所述放大滤波电路连接，所述放大滤波电路还与所述传感器连接，所述传感器的检测面位于所述镜头的汇聚线路上。
具体地，所述镜头采用光学镜头，采用日本KOWA公司的KOWA-LM50HC-SW；所述传感器采用光电传感器；
弹丸爆炸或弹箭尾焰火光通过光学镜头将光源汇聚到光电传感器感光面上后，依据光电转换效应，光电传感器首先将光源能量变成电流信号，进而将电流信号转换成电压信号，经多级信号放大，形成可采集的0-5V范围内的电压信号，其电压幅值表征光源强度。
光电传感器采集弹丸爆炸或弹箭尾焰火光并提供触发信号，爆炸火焰其光谱主要分布于近红外谱段(500nm-1000nm)，针对该谱段范围，采用日本滨松公司的S3590近红外传感器，具体参数如下：
传感器有效感光尺寸：10mm*10mm；
光感灵敏度：0.58A/W(800nm)；
截止频率40MHz，其最快响应时间：25ns；
光谱响应峰值波长：900nm，峰值区间：600nm-1000nm。
所述光电传感器包含有雪崩光电二极管阵列；通过采用雪崩光电二极管(APD)阵列作为光电传感器，雪崩光电二极管利用光生载流子在强电场内的定向运动产生雪崩效应，获得光电流的增益。它能承受更高的偏置电压，产生足够强的结电场，加速光生载流子从而使得光电流倍增，是目前微弱光信号检测中应用最为广泛的高灵敏光电探测器；能够实现高精度、高速度的采集连续爆炸光强信号。
所述授时终端采用北斗授时终端；
其具体工作原理是，光源信号通过光学镜头，进入光电传感器，光电传感器将光信号变成电流信号，进而I/V电流电压转换，经过信号放大滤波处理，再经过模拟到数字AD转换采集(即所述转换电路)，最后再利用核心的控制器结合所接收的光强信号和授时信息，生成光强-时间信息并存储到其内部存储中；其中，所述控制器采用FPGA，同时具有原始信号存储能力；
利用FPGA对每次采集的数据并结合采集授时终端的时间，可以确定爆炸准确时刻。
应用时，考虑到外界环境光的干扰，爆炸试验中的近红外光主要由弹丸爆炸或发射产生的火光、背景物体反射的太阳光和直射太阳光中红外部分，APD检测到的信号为三者的叠加。其中，爆炸火光的频率大于1kHz，由太阳光产生的干扰几乎接近直流，于是可以利用直流和交流的差异性利用积分器对信号进行滤波，所述放大滤波电路由两个放大器构成，所述放大滤波电路包括第一放大器A1和第二放大器A2，所述第一放大器A1的正相输入端用于接收所述传感器输入的电信号，所述第一放大器A1的输出端与所述第二放大器A2的正相输入端连接，所述第二放大器A2的输出端通过电阻与所述第一放大器A1的反相输入端连接，所述第二放大器A2的反相输入端通过另一电阻接地；其中，所述第二放大器A2及外围电路构成积分器；
即其中一个作为放大器，另一个构成积分器，具体电路设计如图2所示。如果放大器A1的输出成份中包含接近直流的极低频背景光信号，那么由A2构成的积分器输出端就会将此背景光信号放大然后加到放大器A2的负端输入上，这样放大器A1的极低频背景光信号就会被抑制，这样就形成了一个低频段的闭环负反馈，使得背景光信号的输出接近为0，从而实现自适应环境光滤波与爆炸火光分离。
通过上述方案，实现对连发弹丸爆炸时刻的精确测量，为后续客观分析弹药毁伤能力提供支撑，并具有以下效果：
(1)能够高精度、高速度的采集连续爆炸光强信号；
(2)通过设有的放大滤波电路，实现爆炸火光的分离，有效抑制环境光变化对采集的光强数据的影响。
最后需要说明的是，上述描述为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种密集连发爆炸时刻的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括镜头、主机以及设置在所述主机内部的控制单元和传感器；其中，所述控制单元包括放大滤波电路、转换电路、控制器和授时终端；
所述转换电路和授时终端分别与所述控制器连接，所述转换电路还与所述放大滤波电路连接，所述放大滤波电路还与所述传感器连接，所述传感器的检测面位于所述镜头的汇聚线路上。
2.根据权利要求1所述的一种密集连发爆炸时刻的测量装置，其特征在于，所述镜头采用光学镜头。
3.根据权利要求1所述的一种密集连发爆炸时刻的测量装置，其特征在于，所述传感器采用光电传感器。
4.根据权利要求3所述的一种密集连发爆炸时刻的测量装置，其特征在于，所述光电传感器包含有雪崩光电二极管阵列。
5.根据权利要求1所述的一种密集连发爆炸时刻的测量装置，其特征在于，所述授时终端采用北斗授时终端。
6.根据权利要求1所述的一种密集连发爆炸时刻的测量装置，其特征在于，所述放大滤波电路包括第一放大器A1和第二放大器A2，所述第一放大器A1的正相输入端用于接收所述传感器输入的电信号，所述第一放大器A1的输出端与所述第二放大器A2的正相输入端连接，所述第二放大器A2的输出端通过电阻与所述第一放大器A1的反相输入端连接，所述第二放大器A2的反相输入端通过另一电阻接地。
7.根据权利要求6所述的一种密集连发爆炸时刻的测量装置，其特征在于，所述第二放大器A2及外围电路构成积分器。
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| CN117147399A (zh) * | 2023-11-01 | 2023-12-01 | 成都派斯光科技有限公司 | 一种颗粒物浓度测量装置与方法 |
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