JPS63206683A - 弾丸速度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高射砲等から発射される弾丸の速度測定装
置に関するものである。一般に高射砲等においては射撃
の命中率を高めるために、高射砲等から発射される弾丸
の初速度を測定し射撃制御装置へフィードバックするこ
とが多い。この目的を達成するために、マイクロ波のド
プラー効果を利用した弾丸速度測定装置が開発され、実
用に供せられている。

〔従来の技術〕

第２図は、マイクロ波のドプラー効果を利用した従来の
弾丸速度測定装置の概略構成図を示したもので、（１）
は砲筒、（２）は弾丸、（３）はパラボラアンテナ、（
４）は送受信器、（５１は周波数創定器、（６）は射撃
制御装置である。第２図で得られるドプラー周波数ｆｄ
は周知のように次式で表わされる。

２ｖ ｆｄ＝丁ｃｏｓθ　　　（１） ここに λ：マイクロ波の波長 θ：パラボラアンテナの中心軸と弾丸 の中心軸のなす角度 Ｖ二弾丸の速度 である。

（１）式から明らかなように、ドプラー周波数ｆｄは定
数λと角度θで決定されるので、測定精度を高めるため
にはθの値を正確に知る必要がある。

θを正確に設定するには、θ＝０°またはθ＝９０゜に
選定するのが望ましいが、θ＝０６は実際上選定するこ
とは出来ず、θ＝９０°はＣＯＳθ＝０　となるためこ
れも選定できない。従って、実用上θは。

θ＝０°にできるだけ近い値を選んで設定されることが
多いが、実際の戦場等で上記θの値を正確に設定するこ
とは困難であり、この方式の測定精度を低下させる大き
な要因となっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の弾丸速度測定装置は以上のように構成されている
が、マイクロ波に対して弾丸のクロス・セクショｙ　（
Ｃｒｏｓｓ　５ｅｃｔｉｏｎ　）は一般に小さいために
高いアンテナ利得が必要となり、装置が大型になる難点
もある。さらに、マイクロ波等の電磁波はｔ波法上の制
限を受けるために、精度向上および小型軽量化の観点か
ら望ましい波長域があっても任意に選定できない問題点
もある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、マイクロ波の代りにコヒーレントな光を発
生するレーザ装置を用いたものである。

〔作用〕

この発明における弾丸速度測定装置は、レーザ装置を用
いて、光ドプラー効果を応用し弾丸速度を測定するよう
にしたものである。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図にもとすいて説明する。

第１図において、Ｃ７）は弾丸速度測定装置（８１はレ
ーザ発振器、（９１はビーム拡大器、帥は半透鏡、　　
（１１ａ）、　（１１ｂ）、　（１１ｃ）は全反射鏡、
ａｚは光学ガラス窓、　（１３１はアパーチャ、　（＋
４１は光検知器、ａ！９は増幅器、　＋１６１は周波数
記憶器、　（１７＋は周波数追跡器、錦は電圧制御発振
器である。

レーザ光はコヒーレインが優れた光であるので。

レーザ発振器（８１からのレーザビームを２つに分割〔
ここでは一方を参照光（以下Ｒ光）他方を試量光（以下
Ｓ光）と称するとと忙する〕して、適当な手段で上記の
Ｓ光とＲ光を交差させると、光の干渉によりその交差部
分にフリンジ（Ｆｒｉｎｇｅ　）が生ずることが知られ
ている。このフリンジの間隔ｇは２本ビームの等傾角の
干渉から次式で考えられる。

λ ””２ｓｉｎ号 ここに。

λ：レーザ光の波長 ｙ：Ｒ光とＳ光とのなす角度 である。

被測定物が上記交差部分にあると、被測定物がフリンジ
の明部にあるときにはその散乱光は強く。

またフリンジの暗部にあるときにはその散乱光は弱い。

従って、今、簡単化のために、被測定物が速度Ｖでフリ
ンジを垂直に横切ったとすると散乱光は９次式で示す周
波数ｆｄの信号となり、これが光のドプラー周波数ｆｄ
である。

（３＋式から明らかなように、　　ｆｄは定数λと光学
的な配置で決定される。Ｒ光とＳ光の交差角ｙのみによ
って決定されることが判る。また、λはマイクロ波の波
長に比べて非常に短いので、ドプラー周波数ｆｄは大き
くなり、測定精度上有利である。レーザ発振器（８）は
例えば、λ＝０．６３２８ｍμのＨｅ−Ｎｅガスレーザ
である。ビーム拡大器（９）は例えば倍率ｎの逆望遠鏡
で、レーザ発振器（８）から発生する直径Ｄｄのレーザ
ビームをｎＤｄの直径の平行ビーム忙拡大する。半透鏡
ａｎは一点ｍ［で示した基準軸に平行処置かれ、上記拡
大されたレーザ光をＲ光とＳ光に分割する。２枚の全反
射鏡（１１ｂ）は、上記基準軸に軸対称の位置に置かれ
、Ｒ光とＳ光の中心が基準軸上で全反射鏡（１１ｂ）で
９０°　に折り返えし、設定が行ないやすくされている
。つまり、全反射鏡（１１ｂ）の基準軸と弾丸（２）の
中心軸とがθの角度をなす条件として。

ｆｄ＝”　・Ｓｉｎ′Ｌ−Ｓｉｎｏ　　　　（４１λ　
　　２ となっている。

全反射鏡（１ｌｂ）は上記基準軸にその中心を合致させ
Ｒ光とＳ光が弾丸（２）で反射されたときの各々の散乱
光を所要の有効口径で受光し光検知器Ｉへ送る。アパー
チャａ３は光検知器α４の出力信号ｆｄのＳ／Ｎが最適
になるように光検知器■の前面に挿入されるが、その径
は一般に実験的に選定されるものである。光検知器０４
は例えば光電子増倍管で受信光を電気信号に変換する。

光学ガラス窓ａａは上記基準軸に垂直に挿入されており
、信号のＳ／ＮおよびＱ値が所要の値であり、かつ上記
距離が規定の士△距陥が変動をしても上記信号の周波数
の偏位１±△ｆｄとＳ／ＮおよびＱ値が所要の値を維持
するような関係をもたせている。増幅器（１５は光検知
器Ｉの出力信号を所要の増幅度で増幅するものである。

周波数記憶器αＧは、上記周波数を瞬時に記憶する。周
波数追跡器ａっは上記周波数記憶器ａｅの信号にて（３
１式のｆｄを追跡し９弾丸（２）の速度Ｖを算出するも
のである。電圧制御発振器ａＦａは１周波数追跡器αη
の一構成部分であるが、この発明においては９次の機能
を有している。つまり、一般にドプラー胸波数を０速度
に対応する部分から追跡（サーチ）しようとすると、系
の応答時間に１００ｍ５オーダの時間を要するため、あ
らかじめ予測される弾丸（２）の速度に対応するドプラ
ー８波数ｆｄｏを手動で設定することにより、上記追跡
（サーチ）時間の短縮を図っている。また、センサ一部
は上記θ＝９０°の条件を容易に実現するために愉筒（
１１に取り付けられている。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば１弾丸（２）の速度を
測定する際如、小型計量な装置となり、また１１に法止
の制約をうけず、精度よく測定することができ、その効
果は大きい。

【図面の簡単な説明】 第１図は、この発明の一実施例の概略構成図。 第２図は、マイクロ波のドプラー効果を利用した従来の
弾丸速度測定装置の概略構成図を示したものである、 （１）は他部、Ｃ２）は弾丸、（３）はパラボラアンテ
ナ。 ＋４１は送受信器、（５）は周波数測定器、（６）は射
撃制御装置、（７）は弾丸速度御１定装置、（８１はレ
ーザ発振器。 （９：はビーム拡大器、　ｎｏは半透鏡、　　（１１ａ
）、　（１１ｂ）。 （１１ｃ）は全反射鏡ａｚは光学ガラス窓、　α３はア
パーチャ、α４は光検知器、ａＳは増幅器、　（１６＋
は周波数記憶器、＜ｌηは周波数追跡器、ｌｌＢは電圧
制御発振器である。 図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　コヒーレントな光を発生するレーザ発振器と、上記レ
   ーザ発振器から照射されるレーザビームを所要の倍率で
   拡大する拡大手段と、上記拡大手段により拡大されたレ
   ーザビームを参照光と試料光に分割する分割手段と、上
   記参照光と試料光を被測定物の中心軸に所要の角度で交
   差するように角度設定が可能な３枚の全反射鏡からなる
   照射手段と、上記参照光と試料光が被測定物で反射され
   たときの各々の散乱光を上記基準軸で所要の開口径で受
   光する受光手段と、上記受光手段の後方の光路で有効受
   光立体角または有効受光面積を設定する設定手段と、上
   記基準軸に垂直な配置で上記光学系と外気を遮断する光
   学ガラス窓と、上記被測定物の速度に比例した周波数信
   号を処理して速度を算出する算出手段と、上記周波数信
   号を瞬時に記憶する記憶手段と、あらかじめ予測される
   被測定物の速度に対応する周波数信号を設定する設定手
   段とを備えることを特徴とする弾丸速度測定装置。