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专利号: 2018114320164
申请人: 西安工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种破片群速度测试装置,其包括第一框架和第二框架,在所述第一框架和所述第二框架之间设置第三框架,在所述第一框架内形成第一测试靶面,在所述第二框架内形成第二测试靶面,在所述第三框架内形成第三测试靶面;其中,所述第一框架和所述第二框架相互平行并且都与水平面垂直布置,在所述第一框架内和所述第二框架内还设有分布式薄膜传感器,其中,所述第一框架为矩形框架,其包括依次相接的第一边框、第二边框、第三边框和第一固定框,所述第一边框与水平面平行,其两端分别与所述第二边框和所述第三边框连接,所述第二边框和所述第三边框的下部通过所述第一固定框连接,在所述第二边框和所述第三边框的外侧分别设有第一转轴装置和第二转轴装置,在所述第一转轴装置和所述第二转轴装置的内部设有转轴,在所述第二边框和所述第一转轴装置以及所述第三边框和所述第二转轴装置之间均设有限位轮,在所述第一转轴装置的底部连接有电机盒,其内部设有步进电机,所述步进电机与所述第一转轴装置中的所述转轴相连接;所述第一框架还包括第一连接杆,其位于所述第一固定框的下方并且与所述第一固定框相互平行布置,所述第一连接杆的两端分别与所述第一转轴装置和所述第二转轴装置相连接,在所述第一连接杆上设有线激光器,其通过激光器支架固定在所述第一连接杆上;所述第二框架为矩形框架,其包括依此相接的第四边框、第五边框、第六边框和第二固定框,所述第四边框与水平面平行,其两端分别与所述第五边框和所述第六边框连接,所述第五边框和所述第六边框的下部通过所述第二固定框连接;在所述第五边框和所述第六边框的外侧分别设有第三转轴装置和第四转轴装置,在所述第三转轴装置和所述第四转轴装置的内部设有转轴,在所述第五边框和所述第三转轴装置以及所述第六边框和所述第四转轴装置之间均设有限位轮;在所述第三转轴装置的底部连接有电机盒,其内部设有步进电机,所述步进电机与所述第三转轴装置中的所述转轴相连接;所述第二框架还包括第二连接杆,其位于所述第二固定框的下方并且与所述第二固定框相互平行布置,所述第二连接杆的两端分别与所述第三转轴装置和所述第四转轴装置相连接,在所述第四边框上设有光电探测器,其与所述第一连接杆上的所述线激光器相对应;所述第三框架的一侧与所述第一框架的所述第一连接杆相连接,另一端与所述第二框架的所述第四边框相连接,在所述第三框架上还设有光电探测器,其与所述第一连接杆上的所述线激光器相对应。

2.根据权利要求1所述的破片群速度测试装置,其特征在于,在所述第二边框、所述第三边框和所述第一固定框上以及所述第五边框、所述第六边框和所述第二固定框上都设有触点条,在所述第二边框和所述第三边框之间以及所述第五边框和所述第六边框之间都设有分布式薄膜传感器,所述分布式薄膜传感器的一端与所述第一转轴装置或者所述第三转轴装置相连接,另一端与所述第二转轴装置或者所述第四转轴装置相连接。

3.根据权利要求2所述的破片群速度测试装置,其特征在于,在所述分布式薄膜传感器上形成顺序排列的探测方格单元,每个所述探测方格单元的中心处的厚度小于相邻探测方格单元的间隙处的厚度;每个所述探测方格单元的两侧都喷涂有导体层,分别作为所述探测方格单元的上、下极板,其中,所述分布式薄膜传感器的输出端子通过所述触点条与所述第二边框和所述第三边框以及所述第五边框和所述第六边框固定连接,并通过所述触点条以触点的形式作为信号输出端。

4.一种破片群速度测试方法,其采用权利要求1‑3中任一项所述的测试装置,包括以下步骤:

(1)在预定测试位置的弹道上,将破片群速度测试装置布置在距破片战斗部炸点一定距离处,将第一框架和第二框架面向炸点方向布置,使得第一框架、第二框架和第三框架分别独立定位,并记录布靶数据;

(2)当M枚破片依次穿过破片群速度测试装置时,通过在第一测试靶面和第二测试靶面上定位得到M个目标着靶坐标范围,通过在第三测试靶面上定位得到M个目标着靶坐标;当N个破片同时在第一测试靶面和第二测试靶面着靶时,第一测试靶面和第二测试靶面得到大于N个目标着靶坐标范围,此时破片在第三测试靶面不同时着靶,定位得到N个目标着靶坐标;当N个破片同时着靶情况发生在第三测试靶面,定位得到大于N个目标着靶坐标,则破片在第一、二测试靶面不同时着靶,得到N个目标着靶坐标范围;

(3)以第三测试靶面所得坐标向第一测试靶面和第二测试靶面进行投影预测,判断投影位置是否在第一测试靶面和第二测试靶面所得破片着靶坐标范围,以排除假目标,并以投影点坐标为破片着靶坐标,以第一测试靶面和第二测试靶面对应的着靶时间为破片着靶时间,第三测试靶面上同一个坐标点分别向第一、第二测试靶面投影得到的投影点为匹配点;

(4)计算匹配对应点间距离与着靶时间并得到破片飞行速度;

(5)测试完毕后触动开关启动步进电机,更换分布式薄膜传感器,以待下一组破片速度测试。

5.根据权利要求4所述的测试方法,其特征在于,还包括:(1)当一个破片击中分布式薄膜传感器时,对应位置的两个触点输出信号,两个触点所处横纵线路交点即为破片着靶点,纵向触点设为X=xi,横向触点设为Y=yj,则破片着靶点坐标为:

(X,Y)=(xi,yj)

由于一个触点对应的线路有一定宽度,设此宽度为d,则确定破片着靶坐标范围:由此也可确定定位最大误差为

(2)破片穿过第三测试靶面时,分别遮挡两个激光光束,对应投影位置的光电探测器产生信号,求解两条光束之间交点确定破片着靶坐标,设两个激光器位置为(a,0)和(L‑a,0),L是第二边框和第三边框之间或者第五边框和第六边框之间的距离,破片依次到达时由于时间上的差别,可以按单目标处理,设输出信号的光电探测器位置分别为(x1,y1),(x2,y2),单破片着靶坐标计算公式如下:

(3)为了得到破片群速度,需要得到第一测试靶面和第二测试靶面坐标对应关系,从而计算破片在装置中的飞行距离和飞行时间,记录布靶参数与炸点位置,设炸点坐标为p(xp,yp,zp),在第一测试靶面上表示为 在第二测试靶面上表示为 在第三测试靶面上表示为 K是炸点与第一测试靶面之间的距离,R是第一测试靶面和第二测试靶面之间的距离,设第三测试靶面上任意一点坐标为M=(xm,ym,zm),炸点坐标为p=(0,yp,zp),为了清楚描述破片坐标点投影过程,设炸点与测试靶面上的点的连线与其在xoz平面投影的夹角为直线俯仰角α,x轴为破片飞行正方向,则直线在xoy平面的投影与x轴夹角即为偏航角β,弹道线的方向向量为(m,n,l)=(cosα*sinβ,sinα,cosα*cosβ),则:第三测试靶面向第一测试靶面投影预测结果为:第三测试靶面向第二测试靶面投影预测结果为:(4)当有N枚破片同时着靶时,N枚破片在光电探测器阵列的投影有2N个,投影点分别与激光器连线,最多可交汇出N×N个交点,将每个投影点坐标对分别带入单破片着靶坐标计算公式,即可得到每个交点的坐标,这些交点中包含真目标,也存在假目标;

为了剔除同时着靶破片假目标,并实现第二测试靶面所得着靶坐标匹配对应关系,将第三测试靶面向第一测试靶面和第二测试靶面投影点坐标带入破片着靶坐标范围,可得到第一测试靶面同时着靶破片判别算法:

第二测试靶面同时着靶破片判别算法:

以上两判别算法成立则可判定此投影点坐标为真实破片着靶点;若投影点坐标皆来源于同一第三测试靶面着靶坐标M=(xm,ym,zm),则可判定 和为匹配对应的点;

设破片穿过第一测试靶面的时间为tA,对应破片着靶坐标为(K,yA,zA),穿过第二测试靶面的时间为tB,对应破片着靶坐标为(K+R,yB,zB),即可得到破片在两个测试靶面的平均速度:

其中: