[發明專利]基于X射線的單光幕多位置點測速裝置和測速方法

有效

• 申請號: 201611234871.5
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106645788B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 顧金良;盧東東;夏言;江鳳娟;於德萍;李夢夏
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01P3/68
• 分類號: G01P3/68
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬;朱顯國

本發明涉及一種基于X射線的單光幕多位置點測速裝置和測速方法，測速裝置包括X射線發射器、限輻罩、鉛板、X射線高速接收器、電流轉電壓電路、多級放大電路、FPGA抗干擾處理模塊、DSP數據處理模塊和直流電源供電模塊；X射線發射器與X射線高速接收器平行且有間距放置，X射線發生器產生的X射線經過鉛板限定后有一定的輻射角度，將多個X射線高速接收器同時放置在輻射角度限制形成的光幕的多位置點位置上。本發明與雙光幕、多光幕測速系統相比，測試精度更高、誤差更小，而且利用X射線的穿透性也能測得傳統方法無法測量的炮口真實初速度。

技術領域

本發明涉及非接觸精密測量領域，具體涉及一種基于X射線的單光幕多位置點測速裝置和測速方法。

背景技術

炮口初速是表征常規兵器、彈藥及彈道特性的重要指標參數之一。在射擊武器和彈藥產品的科研、生產及產品試驗過程中，初速參數的檢測都是必不可少的。

高速運動物體速度的測量，一般可以分為三種：平均速度測量法、瞬時速度測量法以及多普勒原理測速法。目前最常用的就是平均速度測量法，平均速度測量法在前進方向上設置兩道光幕，通過測量光幕之間的距離以及通過光幕的時間來計算出速度。

彈丸飛出炮口后，經過后效區作用測得的炮口初速V₀并非彈丸脫離炮口瞬間的實際飛行速度，而是在假設彈丸脫離炮口后僅受空氣阻力和重力作用條件下，由后效區外彈道段上實際飛行速度外推至炮口的速度，由于彈丸在離開炮口后燃氣流在后效區對彈丸仍有一定加速作用，所以外推出的初速并不準確。因此，在高電磁干擾、強火焰條件下測出炮口的實際初速度至關重要。

在雙光幕的速度測量中，無法實現不同光幕之間嚴格平行，而且光幕的反應速度以及后續處理電路的速度也不可能完全的一致，這對速度很高經過光幕脈寬很小的飛行彈丸而言，會產生嚴重的測量誤差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于X射線的單光幕多位置點測速裝置和測速方法，利于軟X射線的良好穿透性去透過炮口的等離子流和煙焰實現對彈丸的探測，并在一個X射線單光幕中平行等間距點上設置多個高速X射線接收器，實現對彈丸速度的精確測量。

實現本發明目的的技術方案為：一種基于X射線的單光幕多位置點測速裝置，包括X射線發射器、限輻罩、鉛板、X射線高速接收器、電流轉電壓電路、多級放大電路、FPGA抗干擾處理模塊、DSP數據處理模塊和直流電源供電模塊；

所述X射線發射器用于發射X射線；

所述限輻罩設置在X射線發射器的鏡頭前端，用于將X射線限定在設定的輻射角內；

所述鉛板設置在限輻罩的前端，中間設置有圓形通孔，用于對已限輻的X射線再一次限制輻射角；

所述X射線高速接收器并排且等間距設置在X射線發射器的光幕中，多個X射線高速接收器的連線與彈丸的飛行軌跡平行；X射線高速接收器用于測量入射的X射線的強度，并將強度轉換為電流；

所述電流轉電壓電路用于將X射線高速接收器得到的電流轉換為電壓；

所述多級放大電路用于將電壓信號進行放大；

所述FPGA抗干擾處理模塊用于對放大后的電壓信號進行抗干擾處理，即判定接收到波長的脈寬是否處于預定速度對應的脈寬值范圍內，將不在范圍內的脈寬剔除；

所述DSP數據處理模塊用于將FPGA抗干擾處理模塊得到的脈寬值轉換為時間值，根據彈長和時間值得到多個傳感器的速度值，根據設定的速度范圍剔除差值較大的數據，將速度進行求平均處理，得到炮口初速度；

所述直流電源供電模塊為電流轉電壓電路和多級放大電路供電。

一種基于X射線的單光幕多位置點測速方法，包括以下步驟：