用于小破片群测量的光幕靶测试技术

设计并组建了一种阵列式光幕靶测试系统,主要用于测试战斗部正常破片的速度以及破片群分布,尤其是小破片群速度及破片群分布。介绍了激光光幕靶的测试原理,利用该光幕靶进行了室外爆炸动态实验测试,并对实验结果进行了分析。结果表明,该光幕靶能够精确测量尺寸为5mm的破片速度及破片群分布。     

基于大面积双源激光光幕的射击密集度测试技术

针对超高射频武器射频高、弹丸空间散布大、飞行速度高的特点,设计了一种大面积高精度的激光光幕靶,用于射击密集度的测试。提出了由线激光器、光源整形系统、激光检测阵列共同组成的激光光幕靶设计方案,给出了弹丸坐标的求解原理和计算模型,得出不同大小靶面的x、y坐标计算误差,并对结果进行了分析,x坐标计算误差的标准差为0.015mm,y坐标计算误差的标准差为0.134mm,证明了测试靶有很好的可拓展性。通过实弹射击验证,得到x坐标最大误差为1.91mm,y坐标最大误差为1.92mm,表明测试靶可以有效满足超高射频武器射击密集度测试需求。     

双缝光幕靶设计

针对动力源火工品速度测试，设计了一种双缝光幕靶，实现对低速运动的火工品零件测速。与常规的单缝光幕靶不同，文中设计的双缝光幕靶将2个发射和接收装置融进一个单体结构，形成2个光幕。2台双缝光幕靶安装在同一个带有滑轨的固定架上，靶距可以任意调节。设计的双缝光幕靶可以替代传统的铜片测速方法，有效地提高了测量精度和实现了测量自动化。经过实弹射击和火工品试验验证，设计的双缝光幕靶测试系统可靠，测试数据准确。     

基于平面方程的六光幕精度靶工程化建模及精度分析

针对传统几何法在六光幕精度靶测量模型解算及精度分析中因取近似结构参数而引入误差的问题,提出了基于平面方程的精确解算及精度分析法.依据工程实际,构建了高通用性的六光幕精度靶工程化测量模型及误差传递模型,系统地仿真比较了两类六幕结构中靶距及靶距误差、斜幕角度及角度误差、光源和接收对准误差等多误差源对弹丸速度及着靶坐标测量结果的影响,获得了一系列探测靶面内的测量误差分布数据,并结合实际给出了一个可满足坐标测量误差小于3 mm,相对测速误差小于0.3%指标的工程设计实例.研究结果可为六光幕精度靶的工程化设计与精度评估提供可靠的理论基础及数据参考.     

弧形光源镜头式光幕灵敏度分布研究

针对室内大靶面光幕测试需求,对一种镜头式光幕探测灵敏度进行了分析,探测光幕由弧形光源配接天幕靶组成。介绍了镜头式光幕测试系统的构成,分析了扇面光幕的工作机理,给出了相应的灵敏度计算公式,根据镜头成像和扇面光幕形成原理,研究了光源放置距离R以及镜头物距l对镜头式光幕探测灵敏度的影响,并通过实验进行了验证。研究结果表明:文中所提的镜头式光幕能够正常工作,研究结果对进一步工程化设计提供了参考。     

四光幕精度靶工程化模型及测量精度分析

针对现有四光幕精度靶理想化结构模型及测量精度分析无法满足其工程化设计及发展需求的问题,构建了通用的四光幕精度靶工程化结构模型,推导了相应的坐标测量及误差传播公式,仿真分析了着靶位置、靶距、幕面夹角、靶面大小、弹丸斜入射角度等多参量对系统坐标测量精度的影响,得到了系列坐标测量误差分析数据.最后给出了一实际四光幕精度靶的结构及理论坐标测量误差估计.实弹射击表明,该系统在1m×1m有效靶面内的X、Y坐标测量误差均小于2mm,与理论仿真分析结果接近,验证了所提工程化测量模型的正确性,测量精度分析有效.研究结果可为实用型四光幕精度靶的设计及测量精度评估提供可靠参考.     

光纤编码武器射击命中精度测试系统

研制一套用于测试武器射击准确度和射击密集度并识别多管齐射武器的管序与弹序的全自动实时测量系统.以光电转换原理为基础,采用光纤编码方法形成能够敏感弹丸空间坐标的无形光幕,同时由光电传感器与多路测试仪结合,测每发弹的管序与弹序.全部数据由计算机采集和处理.这种集光、机、电、计算机多种先进技术为一体的先进测试设备完全可以替代传统的木板等有形靶,实现测试过程的自动化、实时化.     

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。     

天幕立靶探测光幕响应时间一致性测量方法研究

为验证弹丸穿过天幕立靶时6个光幕响应时间是否一致，以提高测试设备测速精度，提出了一种用于检测天幕立靶光幕响应时间一致性的测量方法，设计了一种基于该测量方法的模拟弹丸过幕信号源测试装置。该装置调用存储在ROM中的弹丸轮廓数据，经DA转换控制两路光源间隔亮暗变化一次，用于模拟弹丸依次穿过探测光幕所遮挡的光能量变化。利用信号采集与处理仪同步采集两路输出信号时间间隔，与装置设定时间间隔的差值比较完成测试。测试结果表明:输出两路信号的时间间隔与设定时间间隔间的差值均小于1 μs，满足6个光幕响应时间一致性技术指标要求，该测试装置及测量方法可用于天幕立靶光幕响应时间一致性测量。     

用于CCD立靶的双光幕触发系统研究

针对靶场测试当中CCD立靶测量系统需要稳定可靠触发的需求,提出一种双光幕触发系统。采用镜头式光幕探测器配合高亮度LED慢散射光源组成触发探测光幕,利用2个同样的光幕探测器配合测时装置组成区截测速系统,根据测得的速度值判定飞越探测光幕的目标是否为真实弹丸,并决定是否输出触发信号。根据速度值V和触发光幕至CCD探测光幕的距离计算出弹丸飞越至探测光幕的时间,然后在弹丸飞越将近至探测光幕的时刻输出触发信号。该方案不但可以提高系统的稳定性,避免非真实目标对系统的干扰,还可以为后续CCD图像采集系统在准确时刻提供触发信号。经实验证明,所设计的双光幕触发系统的速度测量误差不大于0.4％,完全满足CCD立靶测量系统需要精确触发的要求。     

Al2O3:Cr荧光屏Fen+束流面分布诊断

为满足加速器束流诊断的特殊要求，对束流面分布诊断方法进行了研究，建立了一套基于荧光屏的离子束流面分布测量装置。采用Fen+(n=5~12)离子束流对测量装置进行了实验检验，结果表明，在几十至上百nA量级束流强度Fen+离子束的轰击下，面分布图像产生了饱和现象。进一步的实验结果表明，饱和现象是由荧光屏发光的光强过强造成的，采用特别研制的具有光强衰减和滤波功能的成像光路可以解决光强饱和的问题。在低束流条件下，面分布图像的灰度值与束流强度呈近似的线性关系，对这种线性关系产生的原因进行了具体的分析。     

漫透射屏对光束光强分布的影响规律

从朗伯余弦定律出发,理论推导了漫透射屏后接收面上任意点光强与入射光强的关系。结合漫透射屏在功率监测仪中的应用,通过数值仿真计算,理论上概括了单层和多层漫透射屏对入射光束光强分布的影响规律。数值计算表明:当入射光束半径、漫透射屏与接收屏的距离满足二者之比小于或等于0.3时,入射光束的光强分布、光束口径对接收面上光强归一化分布的影响可以忽略,且接收面上光强的归一化分布主要取决于漫透射屏与接收屏的距离,而与多层漫透射屏的排列方式、层数等参数基本无关,此结论得到了实验的证明。     

从单缝衍射到动态测量单丝直径

本文通过单缝夫琅和弗衍射的光强分布实验，引伸出在远场接收的条件下，若屏距ｘ与单丝直径ｄ之比为定值，其标准光强分布就被唯一地确定．反之，当我们已知光强分布，就可以求出单丝直径．本文以“单维衍射的光强分布”实验为基础，引出连续测量细丝（如铜丝、尼龙丝等）直径的装置．     

基于原向反射式激光光幕厚度一致性研究

在原向反射式激光光幕测速技术中,针对半导体激光光源产生的激光光束散射角使得出射光幕厚度不一致、原向反射屏产生的反射光幕剩余发散角使反射光幕厚度不一致这两方面导致弹丸穿过光幕不同位置触发光幕响应时间不一致的问题,根据几何光学原理,对半导体激光器弧矢与子午方向建立数学模型,设计了具有不同面型的非球面准直透镜组,将出射光斑尺寸控制在1 mm之内且子午和弧矢方向发散角分别为0.13 mrad、0.46 mrad。出射光束经过Powell透镜一维扩束后,形成厚度为1 mm、均匀度达到85.7%的扇形出射光幕,经过原向反射后,配合狭缝光阑使反射光幕有效厚度控制在1 mm。使用Zemax软件模拟弹丸过靶仿真,弹丸不遮挡系统光幕时探测器接收到原向反射光强1.54 mW,弹丸遮挡系统光幕时探测器接收到原向反射光强为1.03 mW。当弹丸紧贴出射光幕侧面边缘(即1 mm光幕边缘),分别距离光源100 mm、300 mm、500 mm处的弹丸触发探测器接收到的光强大小均为1.54 mW,显然,光强相对于无弹丸遮挡光幕情况下没有产生变化,证明系统有效可探测光幕厚度一致且为1 mm。该结果表明,本研究方案具有可行性。     

部份相干光照明的随机孔屏衍射特性

本文从部份相干理论出发，导出了随机孔屏的衍射强度期望分布及涨落方差表达式；对随机孔屏的衍射特性作了较深入的分析；讨论了光源的空间特性对衍射图形的影响；研究表明：衍射强度的光场分布不仅与孔和屏的几何特性有关，还与光源的形状和大小密切相关，文中还指出：在特定明情况下，形状一定的小孔无论在数目还是尺寸上发生随机变化，都不会改变衍射场的强度期望分布和涨落方差分布。     

Research on photoelectronics properties of array emitting diode and its light energy distribution in detection screen

According to the principle of multi-screen intersection target measure flying projectile parameters, the photoelectronics properties of array emitting diode that form detection screen in multi-screen intersection target and its light energy distributing were studied. The form of detection screen using array emitting diode and the measure principle of four screens intersection were analyzed. The properties of emitting diode were analyzed based on its compound emitting mechanism and P–N ties internal current carrier. The light energy superposition principle was applied to set up light energy distributing model and give out its arithmetic. Through calculation and analysis, the light energy distributing is asymmetric when being close to diode position and the output variation range of light energy is large relatively. When test position is far from diode, the light energy distributing is uniformity, but the energy is relatively feebleness in edge of screen. Detection screen light energy distribution is trapezoidal in whole screen. The variety of emitting diode luminous flux is very distinct when projectile close to pointing light source, the output signal in received detective circuit is very high which is propitious to improve acquirement rate.     

室内超大面积探测区域测速光幕设计

针对大横截面室内靶道弹丸测速需求,提出了一种大面积探测区域测速光幕构建方法。采用90°探测视场的广角天幕靶作为接收装置和多段等长的排布成L形状的LED线阵列作为光源,各段LED线阵列光源均朝向广角天幕靶扇形视场中心,完全填充广角天幕靶的视场,在空域形成10m×10m的探测区域。给出了L形光源的详细设计,采用气枪弹进行了靶面内灵敏度验证试验和系统实弹射击试验。试验结果表明,所提出的方法是有效可行的,可满足10m×10m横截面室内靶道的测速需要。     

Determination of carrier density dependent lifetime and quantum efficiency in semiconductors with a photoluminescence method (application to InGaAsP/InP heterostructures)

The light beam of a laser is focussed near the surface of a semiconductor sample. Thereby the excitation rate can be controlled precisely assuming a Gaussian intensity distribution of the beam. Measuring the recombination light intensity yields the quantum efficiency of the sample. By sinusoidal modulation of the excitation light and measurement of the resulting phase shift of the recombination light, the carrier density dependent lifetime is obtained. By evaluation of measured internal quantum efficiency and phase shift, Auger and radiative recombination coefficients are determined. The analysis takes into account the carrier density dependence of the radiative coefficient and shows that for most experimental conditions carrier diffusion can be neglected. In this case the analysis can be performed without numerical integration. Application of the method to quaternary InGaAsP material yielded values for Auger coefficient and radiative coefficients in accordance with published results.     

高功率激光系统随机相位屏的特性研究

 高功率激光系统中随机相位屏的统计模型出发，分析了其相位噪声及梯度的一阶和二阶统计性质。研究了完全相干光与部分相干光通过随机相位屏后的传输性质，推导得出部分相干光在经过随机相位屏后，其交叉谱密度的期望等于随机相位屏透过率函数的期望与入射光交叉谱密度的乘积。对该模型下的远场分布进行了数值模拟。结果显示，能量对称分布的完全相干光通过相位干屏后,只有通过随机相位屏透过率函数期望的远场分布是对称的；部分相干光在传输通过随机相位屏后，其谢尔模光束性质不会改变，但光强分布不再具有对称性，且强度明显降低。