DE2754420A1

DE2754420A1 - Ballistische messanordnung

Info

Publication number: DE2754420A1
Application number: DE19772754420
Authority: DE
Inventors: Dieter Ing Grad Michel; Walter Ing Grad Schmitt
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1977-12-07
Filing date: 1977-12-07
Publication date: 1979-06-13
Also published as: DE2754420C3; GB2009923B; AT384492B; CH636966A5; IT7812881A0; FR2411416A1; ZA786805B; BR7808025A; IT1103788B; DE2754420B2; ATA781878A; JPS5489779A; US4253020A; GB2009923A; FR2411416B1

Description

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[JU. JOHAIiiii·;;; ΙϋίΕυΜ-ΙΙΙΛΠί GNHII % Dezembor T)'"

Ha L L is tische Meßanordnung

DLo Erfindung be/, ieht sich auf eine Anordnung für ballistische Messungen, insbesondere zum Ermitteln der Geschwindigkeit von am Hock abgestumpften Geschossen mittels Lichtschranke und elektrischer Auswerteschal·fcung.

Es sind Lichtschranken, insbesondere Laserlichtschranken für ballistische Messungen bekannt (DT-OiJ 26 10 7OH). Bei der bekannton Anordnung wird die Abschattung des Lichtvorhanges beim Durchtritt des Geschosses und die daraus resultierende Änderung dos Fotosignaies am Ausgang eines Potoemp fange rs zur Ein— bzw. Abschaltung eines Zeitzählers herangezogen. Aufgrund der Zeitdifferenz zwischen dem Eintritt in den ersten Lichtvorhang (KinschaltsignaL für den Zeitzähler) und dem Eintritt Ln den zwoiten Lichtvorhang (Ausschaltsignal für den Zeitzähler) kann die Geschoßgeschwindigkeit ermittelt werden. Das durch die Ab3chattung erzeugte Fotosignal hat einen Kurvenverlauf, der von der Geometrie des Geschosses abhängig ist. Der Kurvenverlauf der Lichtintensität entspricht dabei dem im Fotoempfänger erzeugten Fotontrom.

Durch den Kurvenverlauf der Lichtintensität ist jedoch der Durchtrittszeitpunkt des Geschosses durch den Lichtvor—
hang nicht präzise definiert. Wegen der Länge des Geschosses vergeht vom Eintritt in den Lichtvorhang bis zu
seinem Austritt eine bestimmte Zeit, während der die Ein— bzw. Ausschaltung des angeschossenen Zeitzählers erfolgt. Im Rahmen diesor Durchflugzeit ist also der ochalt'/.eit—
punkt Undefiniert.

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ι·;:; i::t. Aufgabe der Erfindung, die bekannten Lichtschranken dahin gehend zu vorbessern, daß der Durchflugzeitpunkt und drin it der .'Jchalt Zeitpunkt präzise bestimmt und exakt reproduzierbar ist.

Die !,Windung löst diese Aufgabe dadurch, daß der präzise Durchflugzeitpunkt durch die Lichtschranke vom Austritt des Geschosses aus dem Lichtband der Lichtschranke bestimmt wird.

Die Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß durch dan Auswerten dei* steilsten Flanke der Intensitätsände— niiiCükurve der Schal tZeitpunkt exakt eingestellt werden kann. Die steilste Flanke ergibt sich bei den üblichen — am Heck abgestumpften — Geschossen beim Austritt aus dem Lichtband. Ein weiterer Vorteil bei der Erfindung ist durch die Verwendung eines Spannungsteilers zur Bestimmung der Auslö.seschwelle für den nachfolgenden Schmitt-Trigger zu sehen. Hit Hilfe dieses Spannungsteilers, der im allgemeinen auf 50 % des Maximums der Lichtintensitätsänderung eingestellt ist, kann auch die Auslöseschwelle einer anderen Geschoßgeoraetrie angepaßt werden. Frühzeitige Auslösungen lassen sich damit eliminieren. Besonders vorteilhaft ißt außerdem die Verwendung einer Laserlichtquelle als ]iiclitschrnnkenl ientquelle.

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung mit Hilfe der Zeichnungen noch näher erläutert werden.

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Figur 1 eine Anordnung zur Geschwindigkeitsmessung von Geschossen,

Fif.ur P ein Geschoß in bekannter Bauform,

I'i{^rur *. ein Schaubild den Lichtintensitäts— Verlaufes über die Zeit,

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Figur *\ ein Blockschaltbild einer elektrischen Auswerteschaltung,

Figur 5 «in Schaltungsbeispiel für Hochpaß,

Spannungsteiler und Amplitudenspeicher.

In der Figur 1 ist eine Reflexlichtschranke zur Geschwindigkeitsmessung von Geschossen G dargestellt. Eine Laserlicht— quelle L liefert einen Laserstrahl LS, der durch optische Elemente T, Z_x. und Zp in ein schmales Laserlichtband LS_x. aufgeweitet wird. An Spiegeln U_x. und Up wird das Laserlicht— band LS_x. so umgelenkt, daß zwei zueinander parallele Licht— bänder LS_x. und LSp mit genau festgelegtem Abstand s entstehen. Das Laserlichtband LSp wird über eine Zylinderlinse Z₇ einem Fotoempfänger P zugeführt, dessen analoge Ausgangs— signale in einer Auswerteschaltung A zu Rechteckimpulsen J_x. und Jp umgeformt werden. Der Ausgang der Auswerteschaltung A ist an einem elektronischen Zähler Z angeschlossen, der jeweils beim Auftreten eines Impulses J_x. gestartet und beim Auftreten eines Impulses Jp gestoppt wird. Die gemessene Zeit t ist bei gegebenem Abstand s der Lichtbänder LS_x. und LSp ein Maß für die Geschwindigkeit des Geschosses G.

Ein in der Figur 2 dargestellte Geschoß G weist eine Form auf, die bei der Mehrzahl von Geschossen gebräuchlich ist. Die Geschosse haben eine nach vorn spitz zulaufende Form, während das Geschoßheck weitgehend stumpf geformt ist.

Beim Flug eines derartigen Geschosses G durch ein schmales Laserlichtband einer Lichtschranke ergibt sich im Prinzip der in Figur 3 dargestellte Verlauf der Lichtintensität J* über der Zeit. Dabei gibt t . den Zeitpunkt an, bei dem das Geschoß G in das Lichtband zu tauchen beginnt. Mit t wird der Zeitpunkt des Austrittes des Geschoßheckes aus dem Licht— band bezeichnet.Δ J* kennzeichnet die maximale Änderung der Amplitude. Dieser Intensitatsverlauf entspricht dem im nachgeschalteten Fotoempfänger LD erzeugten Fotostrom.

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Ein Blockschaltbild ist in Figur 4 gezeigt. Das vom Foto— empfänger LD kommende Signal wird in einem Hochpaß HP gefiltert. Dadurch erreicht man, daß Störsignale mit

dJ* niedrigem Differentialquotienten -rr— das Meßergebnis nicht verfälschen. Derartige Störsignale können zum Beispiel durch Modulation der Lichtschrankenlichtquelle (Netz— frequenz), Erschütterungen des mechanischen Aufbaues, Fremdlicht u.a. hervorgerufen werden. Das im Hochpaß HP gefilterte Signal wird aufgezweigt und einerseits direkt dem Differenzeingang eines Schmitt-Triggers TR zugeführt, andererseits wird das gefilterte Signal einem Amplituden— speicher AS mit Spannungsteiler ST zugeführt und gelangt über diese Schaltungselemente ebenfalls an den Differenz— eingang des Schmitt-Triggers TR. Zur Vermeidung von Fehl— schaltungen weist der Schmitt-Trigger TB eine Hysterese auf, durch die Reststörsignale nicht verarbeitet werden.

Im Amplitudenspeicher AS wird der Amplitudenwert Δ J*_max mindestens bis zum Zeitpunkt t gespeichert. Der Spannungsteiler ST bildet die Referenzspannung für die Triggerschwelle. Diese Referenzspannung wird im allgemeinen auf ca. 50 % von Δ J* eingestellt, kann jedoch einfach

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speziellen Erfordernissen durch Verändern des Teilerver— hältnisses angepaßt werden.

Die folgende Flankenauswahl schaltung PA erzeugt aus der t —Planke des Triggerausgangsignals e: für die Folgeelektronik (Zeitzähler Z).

In der Figur 5 ist eine Schaltung dargestellt, die Schaltungselemente des Hochpasses HP, des Spannungsteilers ST sowie des Amplitudenspeichers AS enthalt. Diese dargestellte Schaltung kann selbstverständlich auch durch andere, an sich bekannte Schaltungselemente wie z.B. mit einem Operationsverstärker als Amplitudenspeicher und dgl. realisiert werden.

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Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf Geschwindig— keitsmessungen für Geschosse beschränkt. Vielmehr kann eine solche Lichtschranke beispielsweise auch für andere ballistische Messungen und für Hochgeschwindigkeitsfotografie verwendet werden. Für Messungen, bei denen keine Geschwindigkeit von fliegenden Objekten gemessen werden soll, und bei denen nur ein einzelner Impuls erzeugt werden soll, erübrigt sich natürlich die Umlenkung des Lichtbandes durch Spiegel. Die weiteren Bauelemente werden in diesem Fall in der erforderlichen Weise angeordnet.

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Leerseite

Claims

JOHAIiNE;:> HEIDEiniAIN GMBH ' ■ 5. Dezember 1977 275442Q Ansprüche

1.)) Anordnung für ballistische Messungen, insbesondere zum Ermitteln der Geschwindigkeit von am Heck abgestumpften Geschossen mittels Lichtschranke und elektrischer Aus— werteschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß der präzise Durchflugzeitpunkt durch die Lichtschranke (LS) vom Austritt des Geschosses (G) aus dem Lichtband (LS_x., LSp) der Lichtschranke (LS) bestimmt wird.

2.) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Flug des Geschosses (G) durch die Lichtschranke (LS) erfolgende Lichtintensitätsänderung (Δ J*) von der Auswerteschaltung (A) derart verarbeitet wird, daß ein Aungangssignal dann und nur dann abgegeben wird, wenn der Differentialquotient ( ) der Lichtintensitäts— kurve (J*) sein Maximum hat.

3.) Anordrung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (A) neben bekannten Bauelementen wie Lichtdetektor (LD), Hochpaß (HP), Spannungsteiler (ST), Schmitt-Trigger (TR) und Plankenauswahlschaltung (FA) auch einen Amplitudenspeicher (AS) aufweist, der den maximalen Amplitudenwert (J J*_meV) der Lichtintensitätsänderung (Δ J*)

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speichert, und daß vom Spannungsteiler (ST) eine Referenzspannung von etwa 50 % des Amplitudenwertes (Δ J* _„)

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als Auslöseschwelle für den nachfolgenden Schmitt-Trigger (TR) und die Flankenauswahlschaltung (FA) gebildet wird.

4.) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschranke (LS) eine Laserlichtschranke int.

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