运动物体的飞行速度是国防工业中的基础参量,在防弹材料性能检验、航空航天飞行器防撞性能测试以及武器系统性能检测中有着广泛的应用,其速度测量仪器的水平直接影响相关行业的产品质量。XGK-2002型测速光幕靶是一种飞行物体速度光电测量仪器,主要应用于民爆测试、航空材料性能测试、兵器试验与测试等领域,可实现火箭、弹丸、破片和预制钢珠等飞行物体的速度测量,覆盖兵器、航空、航天等行业。
在国家自然基金、陕西省教育产业化项目以及陕西省教育科研计划的支持下,西安工业大学“兵器光电测试技术与仪器”科技创新团队立足长期研究飞行物体速度光电测试技术的基础,围绕运动物体飞行速度测量,在大面积探测区域实现技术,大动态范围高灵敏度实现技术,冲击波、声波和蚊虫等干扰信号滤除技术,爆炸火光和弹尾曳光的光干扰信号滤除技术等关键技术上取得了突破。“XGK-2002型测速光幕靶”项目的创新技术获发明专利9项,研制成功的XGK-2002型系列测速光幕靶技术指标达到国外同类设备的水平,且部分指标优于国外同类设备。
主要创新点
1.发明LED线阵列光源和光敏二极管线阵列接收组成的光幕靶,实现大面积探测区域,解决了光幕靶探测区域尺寸限制难题,最大探测区域为
2.发明了一种弹底触发电路,提取信号后沿峰值一半的时刻点;首次应用阈值判断和广义相关算法相结合的方式,设计了一种广义信号相关算法,实现了弹形信号时间间隔的快速精确估计,有效保证了系统的测试精度,极大提高了系统抗干扰能力。
3.发明了一种峰值触发电路,跟踪信号的斜率,滤除火光和地表震动引起的干扰;发明的数字滤波电路滤除蚊虫和冲击波的干扰,解决了光电原理测试仪器在使用中易受火光和蚊虫干扰的问题,保证了系统的稳定性和可靠性。(实用新型专利:测速光幕靶,ZL 200620134458.7)
4.采用测光装置与常规接收装置组合的互补探测法,设计相应的逻辑算法和时刻信息提取算法,实现曳光弹速度的测量。(发明专利:能测曳光弹的大靶面光幕靶测速装置和方法,ZL 200710080569.3)
以上创新技术的应用,有效保证了弹丸速度测试的精度、测试的稳定性和可靠性,同时解决了高射频连发测速难题,测速弹种涵盖目前国内已出现的所有弹种,并能测量小尺寸预制破片和各种鸟弹。
技术指标
(1) 有效探测靶面:现有制式靶面包括330mm×400mm,500mm×500mm,1000mm×1000mm和1500mm×1500mm,也可根据用户需求定制;
(2) 测速相对误差:不大于0.1%;
(3) 测速范围:大于12.7mm口径弹丸,20~3000m/s;7.62mm至12.7mm口径弹丸,20~2500m/s;小于7.62mm口径弹丸,20~2000m/s。
应用情况
该成果已经推广应用至全国弹丸测速的大部分领域,并出口10余个国家。。XGK-2002型光幕靶测速系统研制成功,填补了国内大靶面测速光幕靶的空白,解决了曳光弹、脱壳弹、大口径弹丸和微小尺寸预制破片精确测速难题,打破了西方国家同类技术对华封锁,并出口多个国家,近两年来新增产值18.3亿元。
项目成果的应用,可以淘汰钢板靶、纸靶、网靶和箔靶等接触式测速方法,替代线圈靶,升级现有的光幕靶和天幕靶测速系统,推动弹丸测速领域的技术进步,进一步提升我国航空与宇航飞行材料研制和生产水平,提高国防工业基础水平,极大地推动了我国防恐反恐事业的发展。同时在民用领域,为防弹材料与防弹器材的研制和生产提供了可靠的测试设备。项目成果已在公安、武警和军工行业成功应用和转化,在飞行器材料、防弹材料和器材以及兵器生产中有着广泛的应用前景。
项目负责人简介
倪晋平,博士,西安工业大学教授。1985年7月毕业于西安工业学院(现西安工业大学)电子工程系工业电气自动化专业。1993年获北京理工大学自动控制系自动控制理论与应用专业工学硕士学位,2002年4月获得西北工业大学航海工程学院武器系统与运用工程专业工学博士学位,2006年9月至2007年8月在美国犹他州立大学访问学习。现兼任陕西省光学学会理事、中国兵工学会测试专业委员会委员、中国宇航学会光电技术委员会委员、陕西省声学学会理事、陕西省照明学会委员、仪器科学与测控技术专业委员会委员、中国兵工学会光电子技术专业委员会理事、中国光学学会光学教育专业委员会理事、《应用光学》杂志编委等。
主要研究方向为外弹道参数测试的光电方法和光学方法。提出了六光幕阵列测试弹丸飞行速度、位置和空间角的方法,并将该方法用大面积光幕靶实现,将信号相关算法应用于弹丸过幕时刻的精确提取。作为负责人完成国防基础科研计划项目、国家自然科学基金项目、国防重点实验室基金项目、陕西省自然科学基金项目各1项,军队项目2项。获发明专利12项。在核心期刊发表学术论文120余篇,被EI收录24篇次。
他主持项目获陕西省科技进步三等奖1项,中国兵器工业集团科技进步一等奖1项,二等奖2项,工信部国防科技进步三等奖1项,主持研制的XGK-2002型大靶面光幕靶已在国内兵器试验靶场大面积推广使用,并出口多个国家。