[發明專利]方形輸出激光光束彈丸發射軌跡測試系統

無效

• 申請號: 201110364146.0
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN102508254A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 高明希;蔡紅星;張天幕;任玉;胡馨月;譚見瑤;靳美會;宋宛營;劉楊
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G01S17/58
• 分類號: G01S17/58
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責任公司 22001
• 代理人: 馬守忠

技術領域

本發明涉及一種方形輸出激光光束彈丸發射軌跡測試系統，屬于激光測量技術領域。

背景技術

高速光探測器技術中，由于本征光電二極管(簡稱PIN)探測器的制作工藝較為簡單，而且能夠得到非常高的響應速度，因此各種不同響應速度的PIN光電探測器得到極大的發展[劉家洲，李愛珍，張永剛.光通信波段超高速PIN光電探測器的新進展《半導體光電》.2001，22(4)：227-232]。

位置靈敏探測系統(PSD)是能夠連續檢測光點位置的非分割型元件，基本原理是基于橫向光電效應。由于PSD具有較高靈敏度、良好的瞬態響應特性以及緊湊的結構和簡單的處理電路而備受工程界的青睞，在航空對接、精密對中、振動測量等諸多領域得到了應用。位置靈敏探測器PSD(Position?Sensitive?Device)屬于半導體器件，一般做成PN結構，具有高靈敏度、高分辨率、響應速度快和配置電路簡單等優點。其工作原理是基于橫向光電效應。作為新型器件，PSD已經被廣泛應用在位置坐標的精確測量上，如：兵器制導和跟蹤、工業自動控制或位置變化等技術領域上[張曉芳，俞信，蔣誠志，王寶光.位置敏感探測器PSD特性的試驗研究《儀器儀表學報》.2003，8：250-252]。

ATP高速二維跟蹤轉臺技術，實質上是地面跟蹤轉臺在天文學方面的應用，是實現空間目標的捕獲(Acquisition)、跟蹤(Tracking)和瞄準(Pointing)的重要設備。其主要完成大范圍、高概率和快速空間捕獲和兩運動平臺間高精度視軸對準和動態跟蹤[張濤，梁雁冰，許峰，王晨，馮希.星載ATP平臺的建模與仿真.《系統仿真學報》2009，12：3813-3815]。在測量彈丸發射軌跡時，一般采用圓形激光束輻照彈丸目標進行相關信息的測量，回波信息中含地物的雜波信號，該雜波信號對目標信息的測量精度存在干擾問題。

發明內容

為了解決在測量彈丸發射軌跡時的地物干擾問題，本發明提供了一種方形輸出激光光束彈丸發射軌跡測試系統。

本發明之方形輸出激光光束彈丸發射軌跡測試系統，其包括啁啾調制器、放大器A、加法器、激光器、激光器驅動器、方形光闌、望遠鏡A、望遠鏡B、探測器、放大器B、模數轉換器A/D、計算機、ATP高速二維跟蹤轉臺、位置靈敏探測系統(PSD)和顯示器；

其中，啁啾調制器、望遠鏡A、望遠鏡B、模數轉換器A/D、ATP高速二維跟蹤轉臺和位置靈敏探測系統(PSD)分別與計算機連接；啁啾調制器還與放大器A連接；加法器與放大器A、激光器驅動器和激光器連接；激光器在其輸出光束的光軸上依次與方形光闌、望遠鏡A連接；望遠鏡B與探測器、放大器B、模數轉換器A/D順次連接；計算機與顯示器連接；

啁啾調制器、放大器A、加法器、激光器、激光器驅動器、方形光闌、望遠鏡A、望遠鏡B、探測器、放大器B、模數轉換器A/D和位置靈敏探測系統(PSD)均固定放置在ATP高速二維跟蹤轉臺上，上述所有裝置隨ATP高速二維跟蹤轉臺一起轉動；

啁啾調制器為啁啾調制激光信號發生器，啁啾信號頻率為200到800兆赫茲；

放大器A為功率放大器，增益帶寬為200-800兆赫茲，放大倍率15倍，噪聲系數小于3分貝，接收增益大于15分貝；

方形光闌對激光光束進行方形整形；

望遠鏡A和望遠鏡B相同，均為快速調焦激光接收光學系統，鏡頭采用程控方式由計算機控制，調焦速度200毫秒，光學放大倍率：69倍，焦距：20-720毫米；快速變焦望遠鏡調整激光發散角，控制激光束直徑；

探測器為PIN光電探測器；

放大器B為功率放大器，放大倍數100倍，噪聲系數小于0.1分貝；

計算機中存儲有管理及運行軟件，因此，使得計算機能進行人機交互、信號處理、控制和數據計算；

ATP高速二維跟蹤轉臺，角度分辨率：5毫弧度，響應時間：50毫弧度/秒，承載重量：100千克；

位置靈敏探測系統(PSD)，對高速運動的空間目標方位進行探測；

啁啾調制器的信號分為兩路，一路進入計算機作為時基信號，同時另一路經放大器A放大，進入加法器與激光器驅動器的信號進行疊加，作為激光器的激勵源，激光器產生啁啾調制式的激光信號，該激光信號通過方形光闌整形成方形光束，再通過望遠鏡A發射出去，望遠鏡A調整激光發散角，控制激光束直徑，輻照待測彈丸目標；

望遠鏡B接收回波信號，回波信號進入探測器轉換為電信號，該電信號經放大器B放大后，通過模數轉換器A/D進入計算機；