激光扫描技术在靶场测试中的应用研究

为了解决光电类仪器在武器射击准确度和射击密集度的测试中遇到天空背景亮度不够,或弹丸口径小,弹道偏高而无法测试的问题,利用旋转棱镜使激光束在空中扫描,照亮弹丸表面,从而大大降低对光电传感器灵敏度的要求,使得该项测试工作不受天空背景条件的影响,并提高测试精度.     

用于光幕测试的时刻信息提取方法研究

从理论上分析了弹尖、弹底、幕中、弹中触发方式和广义相关算法这五种时刻信息提取方法,建立了弹丸穿过光幕的几何计算模型。结合工程实现中的问题如光幕厚度、厚度的一致性、放大电路一致性以及电路噪声,分析比较了不同方法对这些参数的敏感性,采用理论模拟信号在MATLAB上进行了仿真。结果表明,采用幕中、弹中触发和广义相关算法,可以精确提取时刻信息,而不受这些参数的影响。从理论上阐述了光幕厚度与测试精度的关系,其结果可以指导光幕靶和天幕靶的工程设计。     

一种大面积抗干扰高射频激光光幕靶设计

提出了一种能同时测量高射频火炮射击速度和密集度的大面积激光光幕靶设计方案。采用半导体激光脉冲调制、光电传感器列阵接收和单片机数字处理技术,不仅实现了光靶与计时系统一体化,而且有效地去除诸如炮口闪光、外界自然光及蚊虫等干扰,提高了测量的灵敏度、精度和可靠性。     

斜入射弹丸着靶位置立靶测量原理

常规的立靶测量装置要求弹道垂直预定靶面,当弹道不垂直预定靶面时,得到的测量结果是错误的。在终点弹道,有时很难保证靶面垂直飞行弹道。提出了一种由多光幕阵列组成的光幕立靶,可以实现小于70°入射角的弹丸着靶坐标的测量,不要求飞行弹道垂直靶面。在X和Y方向分别采用四个成固定角度的光幕来实现入射角度的测量,一次射击可得到弹丸的速度、速度方向上的空间角和着靶位置坐标。     

基于双经纬仪和弹孔屏的天幕立靶密集度现场校准方法

射击密集度是评定速射武器射击效果的重要参数,而天幕立靶测试系统广泛用于速射武器的密集度测量。但是由于天幕立靶受到运输、反复安装和搬移、外场环境温度变化、长时间使用等因素影响,导致密集度测量误差变大。针对天幕立靶密集度现场校准问题,提出了一种基于双经纬仪和高精度弹孔屏配合的校准方法。该方法利用双经纬仪交会测量弹孔屏上的弹孔坐标,根据所测量的弹孔坐标利用密集度公式计算密集度参数,并与天幕立靶所测得的密集度参数进行对比,完成现场校准。开展实弹射击,并对基于双经纬仪配合弹孔屏方法测量所得的密集度进行不确定度评估,结果表明:该方法测量所得的密集度不确定度为1.6 mm,可用于天幕立靶密集度的现场校准。     

激光反射式光幕探测技术研究

针对现有天幕靶探测灵敏度低、易受天空亮度影响、夜间不能工作等问题,提出了一种基于激光反射的主动式光幕探测方案,该方案采用一字线结构光半导体激光器作为主动光源,采用光学镜头、狭缝光阑、滤光片和光电倍增管组成光路探测系统。当飞行弹丸穿越一字线结构光半导体激光器和光路探测系统共同组成的探测光幕时,弹体表面反射回的部分光线被光路探测系统接收,经光电探测器件光电转换,并经后续信号处理电路对光电探测器件产生的电信号进行处理,输出与飞行弹丸穿越探测光幕面时刻相对应的模拟信号和脉冲信号。对系统光能量进行分析和计算,并通过实弹试验测试,结果表明:系统能够在夜间正常使用,灵敏度达到200倍以上弹径。     

一种抗光干扰光幕靶的设计与改进

提出一种抗光干扰光幕靶的设计方法。当光幕靶工作于近炮口距离时,炮口火光会影响光幕靶产生误触发信号,从而影响测试系统的准确度。设计利用了光电器件阵列对火光同时反映的特点,设计光电补偿部件及前置放大减法器,将火光引起的变化的光电流信号抵消掉。分析了设计原理,并用实弹射击的方法验证了电路设计的正确性。     

有机/无机热光开关制备及其测试系统研制

结合有机聚合物材料和无机SiO2材料,设计一种1×2多模干涉—马赫曾德尔干涉仪热光开关,优化器件参数,并对其性能进行模拟.利用化学气相沉积、光刻等工艺制备热光开关,并对其波导形貌进行表征.为了测试器件性能,采用ARM7处理器和InGaAs光电探测器,设计并研制了一种光开关性能测试系统.该系统主要由低纹波线性供电电源、光电探测器、前置放大器、主放大器、信号调理器、模数转换器、主控制器、显示器等构成.采用商用光功率计对该测试系统进行标定,其零点漂移小于0.5dBm.在光开关电极上施加不同的直流驱动电压,作为对比,利用自主研制的光功率计和商用光功率计分别测试光开关某端口的输出光功率.实验结果表明,两种情况下测得曲线的变化趋势一致,均在驱动电压为10V时,输出光功率达到最小值.该测试系统具有良好的性能,可满足实际测试需要.     

红外光电立靶测试系统软件设计

介绍了红外光电立靶射击密集度的计算方法,设计了一种高效率的靶场测试软件。应用结果表明,该软件能够实时精确测量弹丸射击密集度,可提供多种射击密集度的数据。     

主动光幕测速系统中光信号的模拟与探测实验研究

为满足主动光幕测速系统的测试需求,在分析弹丸光信号特征的基础上设计和研制了一种弹丸光信号模拟装置。通过该模拟装置生成了在不同环境条件下的弹丸反射光信号,其中包括弹丸形状、弹丸反射系数、背景光大小、弹丸速度、电磁干扰和蚊虫侵入等。利用这些不同的光信号对主动光幕测速系统探测单元的性能进行了测试实验,获得了弹尾时刻的最佳判决方式。通过与实地靶场实验对比,进一步验证了弹丸光信号模拟装置的正确性和探测单元的有效性。     

弹丸参数测试系统的数据处理

弹丸参数测试系统主要用于弹速度的测量,它可以测量弹丸速度的大小。弹丸速度的大小是弹道特性的重要参数之一。弹丸的速度测量是枪炮、弹药研制生产和开发验收中最基本的试验项目。天幕靶可以更快、更准确地测量弹速。基于天幕靶并利用Visual C++6.0开发了一款弹参数测试系统软件,可实现弹参数测试系统的数据处理。     

CCD电视经纬仪测角精度的室内检测及其误差源分析

用于多目标炸点坐标实时测量的CCD电视经纬仪是一种高精度的靶场测量设备,其测角精度等级优于1’,而高精度的测试设备又对检测方法和检测条件提出了更加严格的要求。本文简述了GK-312炸点坐标测量系统中CCD电视经纬仪测角精度的室内检测方法,分析了影响测量和检测精度的主要的误差因素。     

Generalized Ordinal Patterns and the KS-Entropy

Ordinal patterns classifying real vectors according to the order relations between their components are an interesting basic concept for determining the complexity of a measure-preserving dynamical system. In particular, as shown by C. Bandt, G. Keller and B. Pompe, the permutation entropy based on the probability distributions of such patterns is equal to Kolmogorov–Sinai entropy in simple one-dimensional systems. The general reason for this is that, roughly speaking, the system of ordinal patterns obtained for a real-valued “measuring arrangement” has high potential for separating orbits. Starting from a slightly different approach of A. Antoniouk, K. Keller and S. Maksymenko, we discuss the generalizations of ordinal patterns providing enough separation to determine the Kolmogorov–Sinai entropy. For defining these generalized ordinal patterns, the idea is to substitute the basic binary relation ≤ on the real numbers by another binary relation. Generalizing the former results of I. Stolz and K. Keller, we establish conditions that the binary relation and the dynamical system have to fulfill so that the obtained generalized ordinal patterns can be used for estimating the Kolmogorov–Sinai entropy.     

火控性能参数静态测试系统

为提高武器火控静态性能指标的测试精度,设计了火控性能参数静态测试系统,用于对火炮炮身松动量、过渡过程品质、刚性、漂移速度及最大调炮速度等参数进行测试。通过相对测试的方法,运用光学测量头拍摄炮口在坐标靶上的相对运动图像,计算出相关参数。采用弹性胀套的连接方式,实现了静态测量头的可靠安装及方便拆卸。结果表明:在-30℃～+50℃环境温度下,光学系统的MTF值可达0.6以上,接近系统的衍射极限;当2=9.15,f＝50 mm时,静态测角精度0.2 mil。安装夹具适应100 mm、105 mm、125 mm火炮的固联安装,测试系统可对某型坦克炮管的相关指标进行实测,也可广泛应用于高炮、装甲车辆、舰载火控系统、坦克等多种武器装备。     

Three-dimensional light bullets in arrays of waveguides

We report the first experimental observation of three-dimensional light bullets, excited by femtosecond pulses in a system featuring quasi-instantaneous cubic nonlinearity and a periodic, transversally modulated refractive index. Stringent evidence of the excitation of light bullets is based on time-gated images and spectra which perfectly match our numerical simulations. Furthermore, we reveal a novel evolution mechanism forcing the light bullets to follow varying dispersion or diffraction conditions, until they leave their existence range and decay.     

Interactions between optical bullets with different velocities in the three-dimensional cubic-quintic complex Ginzburg-Landau equation

By using the three-dimensional complex Ginzburg--Landau equation with cubic--quintic nonlinearity, this paper numerically investigates the interactions between optical bullets with different velocities in a dissipative system. The results reveal an abundance of interesting behaviours relating to the velocities of bullets: merging of the optical bullets into a single one at small velocities; periodic collisions at large velocities and disappearance of two bullets after several collisions in an intermediate region of velocity. Finally, it also reports that an extra bullet derives from the collision of optical bullets when optical bullets are at small velocities but with high energies.     

基于多光谱辐射特性的高速目标识别定位系统

为了实现高速目标的快速识别及定位,采用多光谱辐射与声定位技术联用,在被动探测的状态下快速获取被测目标爆炸波的光谱特性及声特性,从而分析判断其种类、位置等重要参数信息。推导了多光谱辐射目标识别检出公式,计算了采用激波声定位方法获取光程距离的精度及合理的积分时间。实验分别采用5.56 mm北约弹、7.62 mm 56式步枪弹、12.7 mm 54式机枪弹作为被识别目标弹丸,通过丹麦B&K公司的2209脉冲声压计完成声压峰值采集,获得了三种目标弹丸的速度、距离信息。由静态傅里叶变换干涉系统与ICX387AL型CCD完成干涉条纹的采集,再将获得的光程信息代入多光谱目标识别算法中,从而通过目标的光谱特性识别弹丸的类型。实验结果显示,5.56 mm北约弹的三个特征波长位置幅值接近,966 nm位置处幅值最大;7.62 mm步枪弹在935 nm位置上幅值最大,其他两个位置上幅值相近;12.7 mm机枪弹的三个波长呈阶梯状分布。在多次测试过程中,经光谱标定、特征波长提取等方法对采集得到的三组光谱数据均可成功识别弹丸的种类并给出目标位置,满足设计要求。     

Universal control and measuring system for modern classic and amorphous magnetic materials single/on-line strip testers

A new universal control and measuring system for classic and amorphous soft magnetic materials single/on-line strip testing has been developed at the Czech Technical University in Prague. The measuring system allows to measure magnetization characteristic and specific power losses of different tested materials (strips) at AC magnetization of arbitrary magnetic flux density waveform at wide range of frequencies 20 Hz–20 kHz. The measuring system can be used for both single strip testing in laboratories and on-line strip testing during the production process. The measuring system is controlled by two-stage master-slave control system consisting of the external PC (master) completed by three special A/D measuring plug-in boards, and local executing control unit (slave) with one-chip microprocessor 8051, connected with PC by the RS232 serial line. The “user friendly” powerful control software implemented on the PC and the effective program code for the microprocessor give possibility for full automatic measurement with high measuring power and high measuring accuracy.     

平面反射镜反射率检测系统研究

为实现在高功率激光装置中对平面反射镜反射率的高精度测量,提出了将双光束分光光度法与VW测量法相结合,利用扩束后的测量光束测量被测元件的反射率.推导了计算公式,搭建了测量光束口径为50mm的检测系统,通过对标准吸收玻璃吸收值的测试验证了系统对光束能量测试的准确性.利用该系统对高功率激光装置使用的反射镜的反射率进行了测量,...