专利名称：光幕靶光能检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光能检测装置，主要涉及一种光幕靶靶面光能分布的检测装置，具体讲就是一种光幕靶光能检测装置。
背景技术：
兵器测试技术是发展兵器技术的基础，是兵器科研与生产不可缺少的一环。而弹丸飞行速度的测量又是武器系统各种运动参数测试中一项至关重要的内容，它是火炮特性、弹药特性和弹道特性测试中的一个重要指标。在武器系统的研制、定型、生产、验收以及弹道学理论研究中都离不开弹丸飞行速度的测量。
较早的国外光幕靶设备，有奥地利AVL公司的B470 Precision LightScreen，后来又有B471 Precision Light Screen，用来测量飞行弹丸速度，还有B5710ptical Target System用来测弹丸射击密集度，它们都是通过光电转换原理，由弹丸的飞行时间测量来得到弹丸的速度和弹丸散布密集度。
70年代末我国研制成功了第一代测速天幕靶——GD79型水平天幕靶，无需光源，是利用天空作背景来探测弹丸的信号。到90年代，为适应封闭或半封闭式室内靶道，研制成功了测速光幕靶。光幕靶也是以光电转换为基础的测速靶，与天幕的区别是自带光源。
自90年代起，西安工业学院先后研制过多种光幕靶，从光探测形式上分有光纤式、光电管阵列式，从结构上分有分离型或整体型，从发射光源区分有用普通白光、也有用红外光源等不同形式的光幕靶。随着光源发射光能量的增加以及接收器件灵敏度的提高，靶面也迅速增大，从原来小型靶面(300×400mm2)发展到中型靶面(800×800mm2)。由于测试精度高和不受环境光能的限制和影响，光幕靶在靶场测试中得到了广泛的应用。可以预料，不久的将来，会出现更大靶面、甚至超大靶面的光幕靶。但是，无论是大靶面还是小靶面的光幕靶，目前尚没有任何测试仪器，能对其进行光能参数进行测量，而在光幕靶的研制过程中，现有光幕靶的光幕面内光能分布是否均匀？这与测量弹丸散布信息的误差分析有关。由于光幕靶对弹丸速度测量的高精度特性，使得光幕靶在靶场测试中得到了广泛应用，成对使用的光幕靶两个靶面内光能是否一致？这对于成对使用光幕靶作启动信号的测试系统的误差分析也十分重要。另外，对于光幕靶的进一步改进和研究，如，光幕靶所用光源及探测器件的潜力有多大？究竟能制作多大的光幕靶面才是合适的？光能检测均有提供第一手资料的作用。作为光幕靶的应用，现场光能数据的检测和采集，直接相关弹丸速度测量的精度。对于光幕靶的研究、生产和应用靶面光能检测也是不可或缺的数据，然而长期以来，一直没有相应和实用的检测装置。原始的做法可以是用一照度计人工在不同的几个特定点进行测定和手工记录。这远不能适应现代的靶场测试。在弹丸飞行测试中，需要借助仪器进行测量分析，实现自动化和一体化，光幕靶光能检测装置就是为了适应这种需要而设计的。
发明内容
本实用新型的构思是以活动式的结构支架固定光探测器，探测光幕靶靶面内的实际光能，通过电路和计算机软件的控制实现对探头位置的控制和直观靶面内光能量的分布显示。
本实用新型的目的是提供一种能方便、快速地测定光幕靶靶面内任意点的光能量，通过控制电路和软件的处理可以在计算机上显示整个靶面的光能量分布，快捷、直观；探头运行平稳，结构简单，可以自动或手动调整探头位置，操作方便；成本低，易于工业化生产的光幕靶光能检测装置。
下面对本实用新型的技术方案进行详细说明本实用新型的实现在于光幕靶光能检测装置，主要由机械结构部分、控制电路、计算机及其软件构成，其特征在于所说的机械结构部分为支架组件，支架组件主要由立式框架和安装于其上探头运行构件构成，L状的立式框架在铅垂方向设有分隔式框架，在上半部安装有探头运行构件，底部安装有地脚，控制电路安装于电控箱中，控制电路中的步进电机驱动电路的输出信号线连接到步进电机上，光电探头的电信号线连接到控制电路的A/D转换电路，控制电路获得的信号通过串行接口传送到计算机，由软件控制进行数据处理，光幕靶靶面内的光能量分布显示在计算机显示器上。
机械、电子、计算机的结合应用，是由机械结构、控制电路配以计算机软件构成了一种新的检测装置，专门用于对光幕靶靶面的光能量进行自动检测，并能直观地显示实际靶面的光能量分布图。解决了长期以来没有仪器对光幕靶的靶面光能量分布进行检测的问题。
本实用新型的实现还在于探头运行构件由水平丝杠部件，垂直丝杠部件，光电探头构成，水平丝杠部件是由水平丝杠、开合螺母、轴承、轴承座、光杠及手轮组成，水平丝杠和光杠水平并平行安装在立式框架上，光杠为固定安装，水平丝杠通过轴承安装在立式框架上，立式框架的外侧装有手轮，手轮与水平丝杠同轴；垂直丝杠部件是由垂直丝杠、螺母、轴承、轴承座、防转档板组成，垂直丝杠和防转挡板安装在水平丝杠部件和光杠之间，步进电机固定安装在垂直丝杠的下端，其电信号线与电机驱动电路连接；光电探头是由光电管、管座、连接座组成，光电探头通过连接座安装在垂直丝杠和防转挡板上。
探头运行构件的设计保证了探头运动平稳，没有明显跳动；垂直丝杠与步进电机直接安装可以实现了自动调节探头位置；手轮与水平丝杠同轴，在自动调整探头位置的功能上又增加了手动调整的功能。立式框架底部安装有地脚，可以安装四副地脚，用来支撑并调平支架，可方便改变立式框架所在位置，使光电探头处在最佳测试距离。
本实用新型的实现还在于控制电路包括开关电源电路、A/D转换电路、串行通信接口电路、步进电机的驱动电路构成，开关电源电路为控制电路提供稳定的电源，步进电机驱动电路和单片机控制电路的正负电源直接接到开关电源电路，光电探头的电信号连接到A/D转换电路，经转换后的数字信号直接接到单片机控制电路，单片机控制电路的输出信号接至步进电机驱动电路的输入端，步进电机驱动电路的输出端接步进电机，步进电机驱动垂直丝杠部件的运动，带动安装于其上的光电探头的运动。
针对光幕靶靶面光能量的检测专门地设置了相关的控制电路有效地控制探头的运行，以及将采集的现场数据信号实时传送到计算机，进行数据处理和显示。
由于本实用新型将机械、电子技术、计算机应用结合在一起。解决了没有专门的设备对光幕靶的光能量进行自动检测和很快给出数据的问题，设计了可以推动的支架组件及其安装于其上的探头运行构件的结构、控制电路以及配以控制软件。提供了一种能方便、快速地测定光幕靶靶面内任意点的光能量，通过控制电路和软件的处理可以在计算机上显示整个靶面的光能量分布，快捷、直观；探头运行平稳，结构简单，可以自动或手动调整探头位置，操作方便；成本低，易于工业化生产的光幕靶光能检测装置。为改进现有光幕靶以及研制更大靶面光幕靶提供必要的实验依据。
图1是本实用新型的总体组成示意图；图2是本实用新型支架组件的结构示意图；图3是本实用新型总体控制示意图；图4是本实用新型的控制电路图。
具体实施方式
实施例1如图1所示，光幕靶光能检测装置，主要由机械结构部分、控制电路、计算机及其软件构成。机械结构部分为支架组件，支架组件主要由立式框架9和安装于立式框架9上探头运行构件构成，L状的立式框架9在铅垂方向设有分隔式框架，在上半部安装有探头运行构件，立式框架9底部安装有地脚1，控制电路安装于电控箱10中，控制电路中的步进电机驱动电路13的输出信号线连接到步进电机2上，光电探头6的电信号线连接到控制电路的A/D转换电路15的SIGNAL端口上，控制电路获得的信号通过串行接口传送到计算机11，由软件控制进行数据处理，光幕靶靶面内的光能量分布显示在计算机11显示器上。
由支架组件完成光电探测器的支撑及水平、垂直运动；控制电路驱动步进电机，实现光电探头的扫描运动、进行靶面内的光能量的数据采集以及实现单片机和计算机之间的通讯；由软件完成将数据采集后的数据通讯及数据处理等功能。
实施例2总体构成同实施例1。
如图2所示，L状的支架组件其中的立式框架9由铝型材制成。
安装于立式框架9上的探头运行构件由水平丝杠部件，垂直丝杠部件，光电探头构成，水平丝杠部件是由水平丝杠3、开合螺母、轴承、轴承座、光杠4及手轮8组成，水平丝杠3和光杠4水平并平行安装在立式框架9上，光杠4为固定安装，水平丝杠3通过轴承安装在立式框架9上，立式框架9的外侧装有手轮8，手轮8与水平丝杠3同轴。通过摇动手轮8，使水平丝杠3在轴承内旋转，带动开合螺母移动，从而使与开合螺母连接在一起的光电探头6作水平移动。垂直丝杠部件是由垂直丝杠5、螺母、轴承、轴承座、防转档板7组成，垂直丝杠5和防转挡板7安装在水平丝杠部件3和光杠4之间，防转挡板7用来防止光电探头晃动，步进电机2固定安装在垂直丝杠5的下端，通过信号线与控制电路的电机驱动电路13连接。通过步进电机2驱动垂直丝杠5旋转，带动光电探头6作垂直移动。光电探头6是由光电管、管座、连接座组成，光电探头6通过连接座安装在垂直丝杠5和防转挡板7上。光电探测器选用硅光电池，具有良好的光电特性和光谱特性。
实施例3总体构成和支架组件同实施例2。
参见图4，本实用新型的控制电路包括开关电源电路12、A/D转换电路15、串行通信接口电路16、步进电机驱动电路13构成，开关电源电路12为控制电路提供稳定的电源，步进电机驱动电路13和单片机控制电路14的正负电源直接接到开关电源电路12，光电探头6的电信号连接到A/D转换电路15，能把所采集的光信号转变成电信号。经转换后的数字信号直接接到单片机控制电路14，单片机控制电路14的输出信号接至步进电机驱动电路的输入端，步进电机驱动电路的输出端接步进电机2，步进电机驱动垂直丝杠部件5的运动，带动安装于其上的光电探头6的运动。开关电源将输入220V的电压转换为15V的电压，通过开关电源电路12最终转换为控制电路所需要的5V。A/D转换电路15选用ADC0809的A/D转换芯片进行模数转换，其内部比较器是采用斩波稳零比较器。分辨率高、温度漂移小，因而具有良好精度和稳定性。采集结果通过I/O接口传送给计算机11，计算机11与单片机AT89C51之间采用的是串行口通讯。在设计步进电机的驱动电路13中选用了57BYGH213型步进电机，它具有四相控制方式，工作电压30～40V，电流1A，体积较小，驱动电路芯片采用L293B芯片进行驱动。
实施例4总体构成、支架组件以及控制电路同实施例3。
L状的支架组件其中的立式框架9的机械结构长为780mm，宽为450mm，高为1550mm，固定位置不需移动支架就可以满足小型靶面内的光能量检测。
垂直丝杠5采用滚珠丝杠，不仅定位精度高、而且摩擦力小，用500mm长的精密滚珠丝杠一副，可以使探头6的运行更加平稳。
实施例5总体构成、支架组件以及控制电路同实施例4。
地脚采用四个万向轮，万向轮可方便改变立式框架所在位置，使光电探头处在最佳测试距离，可以检测中型以及大型靶面的光能量检测。
以上方案使得本实用新型更加功能多，结构简单、构思新颖、操作方便。
参见图3，本实用新型的工作是根据靶面的大小，通过推动立式框架到光幕靶前，使光电探头处在最佳测试距离探头的驱动方式有手动和步进电机驱动两种方式。手动方式是通过摇动手轮8使水平丝杠3在轴承内旋转，带动光电探头作水平移动，步进电机驱动方式是通过步进电机驱动垂直丝杠5转动，从而带动光电探头6在有效光幕面内作水平或垂直方向步进运动；利用运动的间歇，由光电探头6逐点采集所在位置的光能量并转变成模拟量的电信号；通过A/D转换电路15转变成数字量，再由单片机控制电路14将该数字信号通过串行通信接口电路16传送给计算11，最后由计算机11进行数据处理，借助软件生成光幕面内光能分布图和数据。从而分析光能量大小和均匀程度，为改进现有光幕靶、及研制更大靶面光幕靶提供必要的实验依据。
权利要求1.一种光幕靶光能检测装置，主要由机械结构部分、控制电路、计算机及其软件构成，其特征在于所说的机械结构部分为支架组件，支架组件主要由立式框架(9)和安装于其上探头运行构件构成，L状的立式框架(9)在铅垂方向设有分隔式框架，在上半部安装有探头运行构件，底部安装有地脚(1)，控制电路安装于电控箱(10)中，控制电路中的步进电机驱动电路(13)的输出信号线连接到步进电机(2)上，光电探头(6)的电信号线连接到控制电路的A/D转换电路(15)，控制电路获得的信号通过串行接口传送到计算机(11)，由软件控制进行数据处理，光幕靶靶面内的光能量分布显示在计算机(11)显示器上。
2.根据权利要求1所述的光幕靶光能检测装置，其特征在于探头运行构件由水平丝杠部件，垂直丝杠部件，光电探头构成，水平丝杠部件是由水平丝杠(3)、开合螺母、轴承、轴承座、光杠(4)及手轮(8)组成，水平丝杠(3)和光杠(4)水平并平行安装在立式框架(9)上，光杠(4)为固定安装，水平丝杠3通过轴承安装在立式框架9上，立式框架(9)的外侧装有手轮(8)，手轮(8)与水平丝杠(3)同轴；垂直丝杠部件是由垂直丝杠(5)、螺母、轴承、轴承座、防转档板(7)组成，垂直丝杠(5)和防转挡板(7)安装在水平丝杠部件(3)和光杠(4)之间，步进电机(2)固定安装在垂直丝杠(5)的下端，其电信号线与电机驱动电路(13)连接；光电探头(6)是由光电管、管座、连接座组成，光电探头(6)通过连接座安装在垂直丝杠(5)和防转挡板(7)上。
3.根据权利要求2所述的光幕靶光能检测装置，其特征在于控制电路包括开关电源电路(12)、A/D转换电路(15)、串行通信接口电路(16)、步进电机的驱动电路(13)构成，开关电源电路(12)为控制电路提供稳定的电源，步进电机驱动电路(13)和单片机控制电路(14)的正负电源直接接到开关电源电路(12)，光电探头(6)的电信号连接到A/D转换电路(15)，经转换后的数字信号直接接到单片机控制电路(14)，单片机控制电路(14)的输出信号接至步进电机驱动电路(13)的输入端，步进电机驱动电路(13)的输出端接步进电机(2)，步进电机(2)驱动垂直丝杠部件(5)的运动，带动安装于其上的光电探头(6)的运动。
专利摘要本实用新型是一种光幕靶光能检测装置，是针对测试弹丸速度的光幕靶进行靶面光能量检测的专用装置。主要由机械结构部分、控制电路、计算机及其软件构成。L状的立式框架上安装有探头运行构件，底部设地脚，可保稳定和推行移动。光电探头的电信号连接到控制电路，由控制电路控制驱动步进电机带动探头运行到检测位置，控制电路获得的信号传送到计算机数据处理，实时获得靶面内的光能量分布。本实用新型不仅解决了对光幕靶光能量自动检测并在计算机上显示靶面的光能量分布，且快捷、直观；探头运行平稳，结构简单；能方便、快速测定靶面内任意点的光能量，可自动或手动调整探头位置，操作方便。为光幕靶研制提供必要的实验依据。
文档编号G01N21/00GK2833499SQ20052007943
公开日2006年11月1日 申请日期2005年9月23日 优先权日2005年9月23日
发明者施浣芳, 刘群华, 杨敏, 贾兆辉, 王泽民, 李春燕, 李宏光, 毛彩丽 申请人:西安工业学院