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时间:2018-11-15
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1、浅谈炮控系统性能参数测试方案【摘要】随着高新技术在坦克武器系统研发中的广泛应用,现行的测试手段已无法满足新型坦克武器系统鉴定试验的要求。因此,迫切需要开展相应的武器系统总体试验技术的研究,通过研制高精度的坦克炮控性能测试系统,来满足试验鉴定的需要。【关键词】炮控系统;测试参数;光纤陀螺鉴于目前落后的人工测试手段,为了提高测试精度,缩短实验周期,兼顾节约实验经费,依据炮控系统测试技术特点,可选择的测试方案有以下4种:(1)CCD+点光源;(2)激光器+PSD光学测量靶;(3)光纤陀螺;(4)电测法。1.CCD+点光源将点光源和标尺安装在炮筒的前端,与C⑶(ChargeCoupledDev
2、ice)正对的方向;由点光源在CCD中成像,以此来识别炮筒的位移;同时在点光源平面处设立标尺,来对CCD进行标定[1]。其原理如图1所示,在这种方案下,点光源所成像的位移实际就是炮筒的位移。影响测量精度在于两个主要的方面,一是CCD的单位像素,一是点光源与C⑶之间的距离变化带来的非线性误差。1CCD+点光源测试原理1.激光器+PSD光学测量靶PSD(PositionSensitiveDetector)是一种半导体位置敏感器件,其工作原理是基于横向光电效应,又称侧向光生伏特效应或殿巴(Dember)效应[2]。将激光器固定在炮管上,发射激光照射到位于炮口正前方的测量靶上。该激光光点经过光
3、学系统成像于高精度PSD上,PSD输出的信号经过炮控系统测试前端机处理后,经CAN总线传送到计算机中,计算机计算出光点的位置,入射光点的位置及数据可以在显示器上实时显示。火炮身管运动时,激光光点的运动轨迹就显示在计算机屏幕上,根据相应的公式便可计算出炮控系统的静态参数。其原理如图2所示。2激光器+PSD测试系统原理2.光纤陀螺光纤陀螺FOG(FiberOpticGyroscope),是利用光纤构成的萨格奈克(Sagnac)干涉仪[3],是一种纯光学、全态陀螺仪。它具有测量精度高、灵敏度高、环境适应性强、启动快、重量轻、寿命长和抗冲击能力强等优点以及结构上的适应性和灵活性[4]。将光纤陀
4、螺安装在火炮身管上,调整光纤陀螺敏感轴,使敏感轴与火炮身管转动平面垂直,当光纤陀螺与火炮身管同步转动时,光纤陀螺便可测量出火炮身管转动的角速度。其原理如图3示。3光纤陀螺测试系统原理1.电测法在炮控系统控制箱上开一测试输出孔,它将炮控系统水平向和高低向速率陀螺的反馈信号送到测试输出孔,可以利用该信号进行炮控系统静态参数的测试。但若角速度信号叠加有干扰,那么积分计算的结果将带来更大的误差累积,最终导致测试精度的下降。2.方案选择CCD+点光源测试方案由于需要使用高速CCD,系统成本过高;激光器+PSD光学测量靶对环境要求较高,不适于在环境恶劣的条件下使用;电测法成本最低,但其通用性差,且
5、使用装备自身的传感器测量,这在武器定型实验中是不允许的;综合考虑,本测试系统选取光纤陀螺作为测试系统的传感器。利用光纤陀螺进行角速度的测量,其精度主要受如下素影响:光纤陀螺自身的测量精度、地球自转速度在陀螺敏感轴上的分量、光纤陀螺安装的偏差角度、火炮身管的指向、座圈的倾斜度。角度量的测量精度主要取决于角速度测量精度、数值积分精度以及积分时间的长短等因素。为了提高炮控系统性能参数的测量精度,确定上述因素对角速度、角度量测量精度的影响,必须开展专项研究,从理论、方法和测试手段上分析各影响因素对测量精度影响的权值,寻求改善测量精度的最优途径。综上所述,开展基于光纤陀螺的炮控系统性能参数测试精
6、度及影响因素的研究是十分必要的。参考文献:[1]刘邦俊,徐鹏飞,张建国.型轮式火炮炮控系统的角位移测量技术.四川兵工学报.2008,(6):58〜59.[2]Hamamatsutechnicaldata.PhotonicsK.K.,SolidStateDivision,Positionsensitivedetectors,ProductCatalogue,1997:8〜11.[3]雷蕾.PSD在轻武器立靶坐标测量系统中的应用研究.中国科学院西安光学精密机械研究所.硕士学位论文.2008:23〜30.[4]R.M.Hiehn.TheSagnacEffectandtheChiralityo
7、fSpaceTime.ProceedingofSPIE.2007,664466440L1-13.
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