一种基于声光信号触发的弹道参数测量系统及测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113607011A(43)申请公布日2021.11.05(21)申请号202110943717.X(22)申请日2021.08.17(71)申请人西安工业大学地址710021陕西省西安市未央区学府中路2号(72)发明人陈瑞蔡荣立张嘉伟李海赵悦(74)专利代理机构西安合创非凡知识产权代理事务所(普通合伙)61248代理人马英(51)Int.Cl.F42B35/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种基于声光信号触发的弹道参数测量系统及测量方法(57)摘要本发明公开了一种基于声光信号触发的弹道参数测量系统及测量方法，其中的测量系统包括箱体、操作面板、温湿度传感器、激波声学压电传感器、天幕高速目标探测器、声光双信号处理电路和数据处理微机；其中箱体作为测量装置的支撑结构，其上方并排布局有天幕单镜头与激波声学传感器。本发明能测得超声速弹丸的飞行速度、声光信号触发期间弹丸的飞行距离、声光信号触发期间激波面扩散的欧式距离以及弹头激波马赫角角度，并且测量精度高。CN113607011ACN113607011A权利要求书1/1页1.一种基于声光信号触发的弹道参数测量系统，其特征在于，包括箱体、操作面板、温湿度传感器、激波声学压电传感器、天幕高速目标探测器、声光双信号处理电路和数据处理微机；其中箱体作为测量装置的支撑结构，其上方并排布局有天幕单镜头与激波声学传感器；箱体侧方一面布局操作面板与温湿度传感器，箱体内部中，天幕单镜头正下方依次包含矩形狭缝光阑和光电传感器，该三部分组成天幕高速目标探测器；激波声学压电传感器正下方包含电荷转换器，该两部分组成激波声电转换装置；其中，天幕高速目标探测器镜头和激波声学压电传感器压力感应面水平分布，两者的中轴线均与垂直天幕面入射的弹道线处于同一垂直面内。2.一种基于声光信号触发的弹道参数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：当弹丸首先垂直穿过天幕面，随后激波波面掠过声学传感器压力感应面时，声光双信号处理电路分别产生两个脉冲信号用来记录时间差；已知该段时间内，激波波面在天幕面内由弹道线与幕面交点处以视速度Vh扩散至声学传感器压力感应面处；温湿度传感器负责实时检测环境温湿度值，取两脉冲信号期间内的平均温湿度值作为本地温湿度值；利用本地温湿度值计算本地声速C，本地声速即为弹头激波沿垂直波面方向的扩散速度，两脉冲信号期间内弹丸飞行距离为L；两脉冲信号期间内激波沿垂直波面方向传播的距离为Lc，即Lc为声光信号触发期间激波面扩散的欧式距离；另外，已知弹道线与声学传感器压力感应面之间的欧氏距离H，建立H、L与Lc之间包含马赫角θ的三角函数关系；结合弹丸飞行速度V与激波视速度Vh、沿波面的扩散速度C满足的合速度与分速度之间矢量原则，即同样包含马赫角θ的三角函数关系最终推算出超声速弹丸的飞行速度、声光信号触发期间弹丸的飞行距离、声光信号触发期间激波面扩散的欧式距离以及弹头激波马赫角角度。2CN113607011A说明书1/6页一种基于声光信号触发的弹道参数测量系统及测量方法技术领域[0001]本发明涉及测量方法，具体涉及一种基于声光信号触发的弹道参数测量系统及弹头激波马赫角测量方法。背景技术[0002]目前，在现代枪械武器的弹丸飞行参数测试过程中，为了保障测试人员的安全性，以及测量系统的可重复性，目前使用最多的方法是非接触测试技术。非接触测试技术在国内靶场外弹道参数测量技术中占据主要地位，这些测试技术大多是借助声、光、雷达以及图像处理等科学技术进行测量，利用其各自的测量模型都可实现对弹着点的定位，甚至求解出弹道线方程。非接触式测试技术与接触式测试技术相比具有节约资源、损坏率低、重复性高等优点，因此在立靶精度测试中非接触式测试方法备受青睐。在常规弹道武器的立靶精度测试中，声学法弹着点检测技术与光、电、雷达以及图形处理等技术相比较具备环境影响因素小、自我保护性良好、成本低廉、机动性好、适用弹丸范围广等优点。在管式武器尤其是轻型武器实弹射击时，光电靶和声学靶已被逐渐应用于靶场弹道参数的测量系统中，但鲜有将两种测试技术相结合的测量系统。[0003]空气动力学研究表明，当弹丸以超声速在空中飞行时，弹头将压缩周围空气产生压缩波界面，即激波。不同物体、不同飞行条件产生的激波不同，激波状况体现了飞行物的气动特性。弹头激波是超音速弹头在飞行过程中对空气强压缩下形成的圆锥状波阵面。马赫角作为直观描述该圆锥状波阵面的参数，其测试技术的研究对于分析超音速弹头在外弹道飞行时的运动姿态、气动特性、受阻情况等都具有非常重要的影响，并对测量弹头飞行速度和优化枪弹弹头外形设计具有一定的参考价值。[0004]目前测量弹丸激波马赫角的方法主要分为两大类，一种