用于彈丸速度測(cè)量的激光多普勒測(cè)速技術(shù)研究.pdf

1、隨著兵器工業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)代工程測(cè)試技術(shù)在武器性能參數(shù)的評(píng)估與檢驗(yàn)中扮演著重要的角色。在火炮研制過程中，對(duì)其出膛速度的精確測(cè)量，不但能為彈道研究提供可靠的數(shù)據(jù)，而且還能對(duì)武器的毀傷效果給出準(zhǔn)確的評(píng)估?，F(xiàn)有的測(cè)速方式(如區(qū)間測(cè)速、雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)等)中存在平均誤差、遠(yuǎn)距離失對(duì)準(zhǔn)等缺點(diǎn)，已經(jīng)不能滿足高精準(zhǔn)武器日益發(fā)展的需求。激光多普勒測(cè)速系統(tǒng)具有高精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、測(cè)量范圍廣、空間分辨率高以及非接觸測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，已成為速度測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域的重要發(fā)展方

2、向。
　　論文分析了已有彈丸速度測(cè)量方式中的不足，考慮將激光多普勒測(cè)速技術(shù)應(yīng)用于彈丸測(cè)速系統(tǒng)中，并從實(shí)際工程應(yīng)用的角度出發(fā)，對(duì)運(yùn)動(dòng)固體表面的激光多普勒測(cè)速技術(shù)進(jìn)行了研究，進(jìn)而闡明了多普勒系統(tǒng)用于彈丸速度測(cè)量的可行性。
　　介紹了激光多普勒測(cè)速的基本原理及多普勒頻移的檢測(cè)方式。比較并分析了四種常見多普勒測(cè)量光路的主要特點(diǎn)，選擇了雙光束差動(dòng)模式作為基本光路；利用光波的(夫瑯禾費(fèi))衍射理論，分析了固體散射表面在運(yùn)動(dòng)過程中多普勒信號(hào)

3、產(chǎn)生及變化過程，并在此基礎(chǔ)上研究了固體表面上散射光斑大小與信號(hào)對(duì)比度之間的關(guān)系；利用條紋模型、隨機(jī)散射原理建立了數(shù)學(xué)模型，對(duì)運(yùn)動(dòng)固體表面的多普勒信號(hào)進(jìn)行了模擬，并通過數(shù)值計(jì)算分析了探測(cè)體內(nèi)粒子數(shù)量與信號(hào)對(duì)比度之間的關(guān)系，通過對(duì)比表明數(shù)值計(jì)算與衍射分析的結(jié)果一致；在此基礎(chǔ)上，分別設(shè)計(jì)了擴(kuò)展光束型激光多普勒測(cè)速系統(tǒng)和點(diǎn)列式激光多普勒測(cè)速系統(tǒng)，解決了差動(dòng)系統(tǒng)中因彈體偏移導(dǎo)致的探測(cè)失效問題；分析并設(shè)計(jì)了信號(hào)預(yù)處理硬件電路。
　　設(shè)計(jì)了FI

4、R型動(dòng)態(tài)頻帶濾波器，提高了輸出多普勒信號(hào)的信噪比；對(duì)已有的信號(hào)處理方法進(jìn)行了優(yōu)化，即將自相關(guān)函數(shù)譜用于頻譜細(xì)化和頻譜校正算法中，既解決了進(jìn)行 FFT分析時(shí)測(cè)量精度不高的問題，同時(shí)又提高了校正算法的可靠度；對(duì)激光多普勒測(cè)速系統(tǒng)中存在的誤差進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，并針對(duì)不同測(cè)量情況提出了減小和控制誤差的相應(yīng)措施。
　　進(jìn)行了擴(kuò)展光束型激光多普勒測(cè)速系統(tǒng)測(cè)量轉(zhuǎn)盤切向速度的實(shí)驗(yàn)，并將測(cè)量結(jié)果與轉(zhuǎn)盤基準(zhǔn)速度相比較，擴(kuò)展系統(tǒng)平均測(cè)量精度優(yōu)于1.4％；