[發(fā)明專利]一種用于彈道靶的高速模型速度連續(xù)測量裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811087661.7
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109085601B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柳森;羅慶;姜林;黃潔;羅錦陽;周毅;龍耀;文雪忠;李晶;陳萍;趙凱國;趙浩龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國空氣動力研究與發(fā)展中心超高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01S17/58
• 分類號: G01S17/58;F42B35/00
• 代理公司: 北京格允知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11609
• 代理人: 李亞東

1.一種用于彈道靶的高速模型速度連續(xù)測量方法，其特征在于，采用用于彈道靶的高速模型速度連續(xù)測量裝置進(jìn)行測量，

所述用于彈道靶的高速模型速度連續(xù)測量裝置，包括激光器、環(huán)形器、探頭、光電探測器和示波器；

所述激光器通過光纖與所述環(huán)形器的第一端口連接，所述激光器用于產(chǎn)生固定頻率的激光束由第一端口進(jìn)入所述環(huán)形器；其中，所述激光器產(chǎn)生的激光束為無間隔連續(xù)激光，激光束功率范圍為300～500mW，光譜線寬度＜100KHz；

所述環(huán)形器的第二端口通過光纖與所述探頭連接，第三端口通過光纖與所述光電探測器連接，所述環(huán)形器用于將第一端口接收到的激光束分為兩路，一路由第二端口進(jìn)入所述探頭作為測量光，另一路由第三端口進(jìn)入所述光電探測器作為參考光；

所述探頭處于所述模型的運(yùn)動路徑上，用于正對待測的模型發(fā)射測量光，并接收測量光在模型表面反射后的信號光，使信號光由第二端口進(jìn)入所述環(huán)形器，由第三端口進(jìn)入所述光電探測器，與參考光干涉形成拍頻光信號；

所述光電探測器用于檢測拍頻光信號，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換到的電信號輸入示波器；其中，所述光電探測器直接檢測反射前后的頻率差值，干涉光直接照射在所述光電探測器的感光面；

所述示波器與所述光電探測器連接，用于對輸入的電信號進(jìn)行采集，并對電信號進(jìn)行短時傅里葉變換得到頻率與時間關(guān)系，以計(jì)算模型的速度與時間關(guān)系；

所述光纖為單模光纖；

所述探頭為準(zhǔn)直探頭，所述探頭的焦點(diǎn)在光纖端面處，激光通過所述探頭后轉(zhuǎn)換為平行光射出，所述探頭的口徑不小于1.0mm；

測量步驟包括：

S1、檢測待測的模型，確保模型表面光潔度不小于3.5，安裝探頭，使探頭處于模型的運(yùn)動路徑上，并正對待測的模型發(fā)射測量光；

S2、發(fā)射模型，測量模型連續(xù)加速產(chǎn)生的拍頻光信號，利用示波器對信號采集及處理得到頻率與時間關(guān)系；

S3、根據(jù)多普勒效應(yīng)與速度的關(guān)系，通過解算測量到的頻率與時間關(guān)系，得到速度與時間關(guān)系；

所述通過解算測量到的頻率與時間關(guān)系，得到速度與時間關(guān)系，具體為：

根據(jù)多普勒效應(yīng)與速度的關(guān)系，模型移動引起的多普勒頻移可表示為：

其中，Δf為多普勒頻移值，f₂為測量光在模型表面反射后的信號光頻率，f₁為激光器產(chǎn)生的激光束原本頻率，v為模型的速度，c為光速，λ₁為激光束波長，θ₁為探頭發(fā)出的測量光與模型表面法線的夾角，θ₂為反射后的信號光與模型表面法線的夾角；

測量光與返回的信號光均垂直于模型表面，得到多普勒頻移值Δf＝2v/λ₁，模型的速度v＝2λ₁Δf。