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目前常用兵器弹体速度的测量方法仍被国内测量弹片速度广泛采用,主要有区截装置测速法、多普勒测速法、高速摄影法等测量方法[3][4][5]。
这三种方法各有优缺点,多普勒测速法的精度相对较高,可以测量单个破片的速度,和整个破片群的速度,而且产品较为成熟,但此测速法测量分辨率不高,而且一般设备庞大、价格昂贵。高速摄影法测速精度最高,可以测同时量破片速度和记录破片在运动过程中的飞行姿态,对研究破片的运动特性帮助更大,不过在设备安装和数据处理时很复杂,分辨率不高,价格昂贵,成本很高。区截测速法的成本低,应用范围广,电子技术及测时精度的不断发展使区截装置测速法也可以获得很高的精度[1]。所以国内一般结合区截装置与测时装置来测量破片速度[6]。
但是由于爆炸产生破片这个过程比较危险，且不方便多次进行实际爆炸实验，所以必须通过设计一种高精度的模拟校检器来模拟整个过程，并通过模拟得出结果，从结果中获取误差。这个误差即在在实际实验过程中需要减去的误差。从而提高整个破片速度监测系统的精度。
1.2 校准方法
校准一般是指在特定的条件下,为了确定测量系统或测量仪器的量值,或参考物质或实物量具所代表的量值,和相对应的由标准复现的量值之间关系的操作,是量值传递的具体形式[7]。校准的方法通常有两大类:
一、通过标准物质或者标准信号来进行校准;
二、通过计量标准级别高的计量器具来校准计量级别低的计量器具。用来校准的计量器具必须比被校准器具的精度高三倍以上[8]。
高精度模拟校检器设计中将采用第一大类的校检方法，即通过标准物质或者标准信号来进行校准。具体采用的方法为模拟校准方法。
采用光幕靶进行速度测量时,当弹丸或破片通过靶面时遮挡住了光线,光电转换器就会检测出光强的变化,并发出电信号,然后由特定的电路处理成脉冲信号。在校准光幕靶时,利用单片机对光幕靶光源亮暗的精确控制,模拟弹丸穿过靶的时间与真实弹丸穿过靶的时间一致,从而精确控制模拟弹丸的过靶时间。
用这个方法对光幕靶进行校准,精度也很高。不过因为原理上的缺陷,此方法存在一定的局限性,只能用于光幕靶等需要光源的速度测量系统的校准,不能用来校准铝箔靶和线圈靶等不需要光源的速度测量系统通过光源灭掉产生信号只能模拟弹丸过靶的时间,但是不能够模拟弹丸的飞行姿态,这与破片过靶产生的信号特性不一样。并且有破片带来的冲击波干扰等因素,会对实际校准产生误差。
1.3 本文主要工作
根据目前国内弹丸速度测量系统校准方法的现状,特点与缺点,并结合国内常用的破片速度测量方法,来寻求一种重复性好、成本低、精度高、操作简单的校准方法,实现对常规区截测速装置的校准。此次结合数理统计原理,决定用高精度组合光幕靶来构成“标准”速度监测系统,由多对平行光光幕靶组成的“标准”速度监测系统,并配合高精度测时仪,具有分辨率高、测速精度高、操作方便等优点。
本文详细介绍通过设计高精度模拟校检器对测时仪部分进行校准，通过模拟输出不同波形，再通过对校准装置中光源部分的控制，实现对校准装置的校准。
2 高精度模拟校检系统设计
2.1 设计指标
本课题旨在设计一种高精度模拟校检器，对破片速度监测系统的测时仪部分进行校准。对该高精度模拟校检器的技术指标要求如下：
1.脉冲输出通道：10个；
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