運動物體的飛行速度是國防工業中的基礎參量,在防彈材料性能檢驗、航空航天飛行器防撞性能測試以及武器系統性能檢測中有著廣泛的應用,其速度測量儀器的水平直接影響相關行業的產品質量。XGK-2002型測速光幕靶是一種飛行物體速度光電測量儀器,主要應用于民爆測試、航空材料性能測試、兵器試驗與測試等領域,可實現火箭、彈丸、破片和預制鋼珠等飛行物體的速度測量,覆蓋兵器、航空、航天等行業。
在國家自然基金、陜西省教育產業化項目以及陜西省教育科研計劃的支持下,西安工業大學“兵器光電測試技術與儀器”科技創新團隊立足長期研究飛行物體速度光電測試技術的基礎,圍繞運動物體飛行速度測量,在大面積探測區域實現技術,大動態范圍高靈敏度實現技術,沖擊波、聲波和蚊蟲等干擾信號濾除技術,爆炸火光和彈尾曳光的光干擾信號濾除技術等關鍵技術上取得了突破。“XGK-2002型測速光幕靶”項目的創新技術獲發明專利9項,研制成功的XGK-2002型系列測速光幕靶技術指標達到國外同類設備的水平,且部分指標優于國外同類設備。
主要創新點
1.發明LED線陣列光源和光敏二極管線陣列接收組成的光幕靶,實現大面積探測區域,解決了光幕靶探測區域尺寸限制難題,最大探測區域為
2.發明了一種彈底觸發電路,提取信號后沿峰值一半的時刻點;首次應用閾值判斷和廣義相關算法相結合的方式,設計了一種廣義信號相關算法,實現了彈形信號時間間隔的快速精確估計,有效保證了系統的測試精度,極大提高了系統抗干擾能力。
3.發明了一種峰值觸發電路,跟蹤信號的斜率,濾除火光和地表震動引起的干擾;發明的數字濾波電路濾除蚊蟲和沖擊波的干擾,解決了光電原理測試儀器在使用中易受火光和蚊蟲干擾的問題,保證了系統的穩定性和可靠性。(實用新型專利:測速光幕靶,ZL 200620134458.7)
4.采用測光裝置與常規接收裝置組合的互補探測法,設計相應的邏輯算法和時刻信息提取算法,實現曳光彈速度的測量。(發明專利:能測曳光彈的大靶面光幕靶測速裝置和方法,ZL 200710080569.3)
以上創新技術的應用,有效保證了彈丸速度測試的精度、測試的穩定性和可靠性,同時解決了高射頻連發測速難題,測速彈種涵蓋目前國內已出現的所有彈種,并能測量小尺寸預制破片和各種鳥彈。
技術指標
(1) 有效探測靶面:現有制式靶面包括330mm×400mm,500mm×500mm,1000mm×1000mm和1500mm×1500mm,也可根據用戶需求定制;
(2) 測速相對誤差:不大于0.1%;
(3) 測速范圍:大于12.7mm口徑彈丸,20~3000m/s;7.62mm至12.7mm口徑彈丸,20~2500m/s;小于7.62mm口徑彈丸,20~2000m/s。
應用情況
該成果已經推廣應用至全國彈丸測速的大部分領域,并出口10余個國家。。XGK-2002型光幕靶測速系統研制成功,填補了國內大靶面測速光幕靶的空白,解決了曳光彈、脫殼彈、大口徑彈丸和微小尺寸預制破片精確測速難題,打破了西方國家同類技術對華封鎖,并出口多個國家,近兩年來新增產值18.3億元。
項目成果的應用,可以淘汰鋼板靶、紙靶、網靶和箔靶等接觸式測速方法,替代線圈靶,升級現有的光幕靶和天幕靶測速系統,推動彈丸測速領域的技術進步,進一步提升我國航空與宇航飛行材料研制和生產水平,提高國防工業基礎水平,極大地推動了我國防恐反恐事業的發展。同時在民用領域,為防彈材料與防彈器材的研制和生產提供了可靠的測試設備。項目成果已在公安、武警和軍工行業成功應用和轉化,在飛行器材料、防彈材料和器材以及兵器生產中有著廣泛的應用前景。
項目負責人簡介
倪晉平,博士,西安工業大學教授。1985年7月畢業于西安工業學院(現西安工業大學)電子工程系工業電氣自動化專業。1993年獲北京理工大學自動控制系自動控制理論與應用專業工學碩士學位,2002年4月獲得西北工業大學航海工程學院武器系統與運用工程專業工學博士學位,2006年9月至2007年8月在美國猶他州立大學訪問學習。現兼任陜西省光學學會理事、中國兵工學會測試專業委員會委員、中國宇航學會光電技術委員會委員、陜西省聲學學會理事、陜西省照明學會委員、儀器科學與測控技術專業委員會委員、中國兵工學會光電子技術專業委員會理事、中國光學學會光學教育專業委員會理事、《應用光學》雜志編委等。
主要研究方向為外彈道參數測試的光電方法和光學方法。提出了六光幕陣列測試彈丸飛行速度、位置和空間角的方法,并將該方法用大面積光幕靶實現,將信號相關算法應用于彈丸過幕時刻的精確提取。作為負責人完成國防基礎科研計劃項目、國家自然科學基金項目、國防重點實驗室基金項目、陜西省自然科學基金項目各1項,軍隊項目2項。獲發明專利12項。在核心期刊發表學術論文120余篇,被EI收錄24篇次。
他主持項目獲陜西省科技進步三等獎1項,中國兵器工業集團科技進步一等獎1項,二等獎2項,工信部國防科技進步三等獎1項,主持研制的XGK-2002型大靶面光幕靶已在國內兵器試驗靶場大面積推廣使用,并出口多個國家。