弹丸初速度测量的两种方式1

一、总述

目前国内炮弹初速度测量的方法主要有两种：

第一种，就是利用多卜勒原理做成的测速仪。它由高频发射接收装置，放大装置，滤波装置，信处装置，控制装置，以及显示装置和固定装置等组成。但是，由于炮弹初速极快，可达每秒数千米，完全不同于普通运动目标的速度测量，所以，对系统的性能要求非常高。比如，要求系统的频率源要很稳定，放大电路的动态范围要很宽，信号处理电路的处理速度要很快，总之，要系统地响应能力非常强，响应时间非常短，而普通的一些电子元件很难达到如此的高要求，所以，此类测速系统的造价往往非常昂贵，价位从几十万元到几千万元不等。

第二种，就是利用截取装置，来获得炮弹初速在截取装置的不同截面(该截面是垂直于炮弹的飞行速度的，也就是炮弹飞行方向上的物理法平面)上的响应时间，而截取平面的距离是事先设计好的，而且可以做到很精确，同时炮弹飞过截取平面时靠的是光电或电磁感应，所以响应非常快，利用距离除以时间，从而可非常精确地测量出炮弹的飞行初速度。目前，广泛使用的几种截取装置是天幕靶、光幕靶、线圈靶、网靶和金属箔靶等几种。

之所以把截取装置叫做什么靶，那是由于该截取装在跑弹飞行方向的前方或平行于炮弹的飞行方向，似乎是要击中，实际上只是穿过或飞过，所以形象地称为什么靶。由于天幕靶和光幕靶与炮弹非接触，而且不受飞行物材料的限制，使用方便，相对于多卜勒测速仪的价位

要低得多，渐渐为广大用户而采用。

二、天幕靶介绍

天幕靶是一种新型速度测量区截装置，它主要用于测量直径在3毫米以上，飞行速度在10~3000米/秒，飞行角度在±45度的飞行物体的飞行速度。

由于采用光电原理，所以对飞行物没有材料限制，更不需磁化弹丸等繁琐手续。使用时将天幕靶机座连接杆的放置角度调整到平行于被测弹道的位置，当弹丸飞过时，Ⅰ靶，Ⅱ靶分别给出起动和停止信号(CMOS电平，11V/100μS左右)，用电子测时仪测出其时间间隔\"T\"，弹丸飞行速度

V=S/T

S为两靶的间隔靶距，即可测得弹丸飞行速度。

为了提高抗干扰能力可根据被测物的大小选择灵敏度(分3档)。天幕靶可以测量平行地面飞行的炮弹，也可以测量以一定仰角飞行的炮弹。 性能指标:

⒈ 测量分辨灵敏度:> 3 mm口径 ⒉ 测速范围:10-3000 m/s ⒊ 连发测速频率:6000发/分

⒋ 有效测量距离:100-20000 mm(探测镜头与弹道间距) ⒌ 电源:单相交流 200-240伏，小于20瓦。

三、光幕靶介绍

光幕靶是一种新型速度测量取截装置，它自己产生一狭缝光幕正交于飞行弹道中，2毫米以上，速度在10~3000米/秒的飞行物穿过时产生一个测试信号，在室内，外测量中都无需提供辅助光源。由于采用光电原理，所以对飞行物没有材料限制，更不需励磁化弹丸等繁琐手续。对于异型弹还可选择弹头或弹尾作为启动点，为了提高抗干扰能力可根据被测物的大小选择灵敏度(分4档)。光幕靶只能测量平行于地面飞行的炮弹的初速度。 性能指标:

1。测量分辨灵敏度:<2mm 2。测速范围:10-3000m/s 3。连发测速频率:6000发/分 4。有效测量面积:340X540mm 5。启动选择:弹头/弹尾

6。电源:单相交流200-240伏，小于20瓦。 7。输出信号:11伏

四、测速仪介绍

HG202C-4两路测速仪是在保留了HG202C-3型测速仪的优点，改进了它的不足之处，并集中了国内所有测速仪的优点的基础上，研制而成的新型智能化测速仪，其特点如下:

1．本机工作可靠，芯片采用新型的单片机，集成度高，所用元

器件少，因此可靠性高，将单片机应用于测速仪上是本机的独创。 2．本机操作简单，数据处理智能化，用户不需要学习计算机\"语言\"，只要按\"用户手册\"揿动按键就可进行数据处理。

3．本机对所测到的速度Vx可自动进行空气阻力修正;药室容积修正;药温修正;弹重修正;当日修正;射角修正;射频及每发间隔时间等，凡制式弹或用户事前提出的弹道参数可全部固化在机内，非制式弹的弹道参数，可通过\"双功能键\"很方便的输入机内。

4．本机采数电路为无极性电路，它可适用线圈靶，通断靶，天幕靶等各种常用的区截装置，亦可直接输入脉冲来启停测速仪。 5．本机具有数据记忆功能，机内可存贮102发数据，在突然切断电源的情况下，所测到的数据不会丢失。数据如不\"清除\"，可以长期保存在机内。

6．本机时钟为两路共用，分0。1μs，1μs，10μs，0。1 ms，10ms五挡，每路的计数容量均为655359。

7．本机1路与2路的封门时间，即封1与封2可从0。01ms~99。99ms间任选一个封1或封2，事前固化在机内。如认为固化在机内的封门时间不合适时，亦可通过按键很方便的将您认为这次试验适合的封1，封2，输入机内。

8．本机具有特强的剔除功能，它除可剔除己测到的任何一发数据外，还可剔除某一发数据中的t1或t2，不仅可以剔除数据还可更换已在机内的任何一发的t1或t2。

9．本机功耗极低，总功耗为3.8W，(不含打印机)，故本机供电电源可交直流两用亦如用户需要，本机可配专用的镉镍电池组，它可重复充电使用，使用寿命可达400次。

10.所有数据可通过6位数码管显示窗口很方便的读出。

11.本机体积小，重量轻，体积为840(宽)×840(深)×100(高)mm 3，重量为3.85kg。

五、测速校验器介绍

为了真实地模拟各种目标靶对炮弹的响应状态，或者说对炮弹飞过或穿行过各种目标靶的响应时间，我们研制了测速校验器，它可存贮八种线圈靶，通断靶的单次波形，可完全真实地模拟靶信号。用测速校验器来检验测速仪可模拟打靶时的状态，还能得到较高的准确度。它是保证测速仪正常工作的必备校验仪器。

六、完整测速系统的组成

从上面的叙述可以知道，要构成一套完整的炮弹初速测量系统必须由三部分组成。第一，炮弹信号感应器，也就是各种目标靶。我们推荐用户使用天幕靶或者光幕靶。因为他们是非接触式测量，准确度高，使用方便，对弹体材料没有要求。第二，测速仪，它用来接收目标靶传来的炮弹的感应信号，测量出炮弹穿越或飞过目标靶区域截面的时间间隔，并利用距离除以时间的关系来计算出炮弹的初速度，从而完成测量。第三，测速校验仪，利用测速校验仪可以精确模拟出各种目标靶对炮弹的响应状态，给测速仪提供标准的目标靶对炮弹的响

应信号，从而完成对测速仪器的定期校正。

奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒于1842年首先提出了这一理论：物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。

也许你有过这样的经历，火车从身边呼啸而过，听到的汽笛声音先高后低，这是为什么呢？

也许童鞋们还记得中学时代，物理老师在讲台上奋力地传授我们声学的知识，声波，是纵波，是有疏部密部的（光波是横波，有波峰波谷），是否还记得那根长长的弹簧，显示声音在空气传播中的情形，看下上面那个图，如果火车静止，在s处鸣笛，那么处于A、B两点的人会听到相同频率的声音；如果火车有一个向A的速度，让我们想象一下，车不动时，每隔一定时间，空气会传播一定数量的“疏部密部”到人耳处，即听到固定频率的声音，当有速度由

S指向A时，A处的情形是，除了原来汽笛鸣响引发的“疏部密部”外，还会有一些“疏部密部”提前到来，掺杂到之前的“疏部密部”里，使得单位时间里的“疏部密部”增多了，即频率变高了，A处就会听到汽笛声越来越高，B处是相反的情景，由于火车驶向A，使得本来在某一时刻到来的“疏部密部”不断推迟到来，在一定时间内“疏部密部”越来越少，出现频率降低的情况，B处听到的就是音调越来越低的汽笛声，如果火车鸣笛而来又远去，那就会听到音调渐高又渐低的汽笛声。