一种炮口振动测试系统和测试方法与流程

本发明涉及一种弹幕武器炮口振动测试装置及其测试方法，尤其涉及一种炮口振动测试系统和测试方法。

背景技术：

近年来，随着导弹等精确制导武器的突防能力的不断提高，为对精确制导武器进行有效的防御，用于精确制导武器近程防御的弹幕武器也取得了长足发展。比较著名的有美国雷神公司的mk-15“密集阵”、荷兰的“守门员”、澳大利亚的“金属风暴”、俄罗斯的“cads-n-1”、“卡什坦”，以及我国的“632”、“732”、“1132”、“陆盾”等多管小口径火炮近程低空防御武器系统，在舰船防空、车载机动防空以及地面的重要固定目标对空防御等领域都有广泛的应用^[1]。为有效的履行近程防空拦截作战任务，对弹幕武器的射弹散布要求与常规武器有所区别。与传统火炮要求射击弹着点集中相反，而是要求弹丸散布成一定面积的弹幕，具有一定面积的弹幕有利于覆盖来袭目标可能的弹道轨迹；其次为避免出现被拦截的导弹虽穿过弹幕但仍未被有效拦截的情况，要求具有一定的散布密度，即弹幕武器的弹丸在射击范围内相对均匀散布，才能保证拦截成功概率^[2]。弹幕武器的射弹散布情况是影响其拦截能力的重要因素。

由于弹幕武器具有弹丸散布面积大、短时间发射弹丸数量多、前后弹丸之间的间隔时间短等特点，普通靶板等射弹散布接触式测试方法在大量弹丸的射击后，很难再有效判别弹孔，难以实现对弹幕武器射弹散布的可靠测试^[3]。随着技术的发展以及军事上的迫切需求，弹幕武器的射频还在不断提高，给射弹散布测试技术带来了新的难题。为有效测试弹幕武器射弹散布，迫切需要一种有效靶面大、测试灵敏度和精度高、结构简单实用的非接触式测试方法，要求测试系统必须具有较高的测量精度、灵敏度及高速信号接收与处理能力，同时适应高速或者低速飞行弹丸的测试需要，具有大面积的靶面且易于靶场安装调试。

同时，在射击的过程中，发射药在火炮身管内发生剧烈化学作用，在复杂外力及环境作用下，身管必然会产生振动，影响火炮的射弹散布。弹幕武器通常采用多管形式的小口径转管炮，由于射频快，射击时前后的冲击振动相互影响，不同身管之间射击的振动情况交叉影响，其炮口振动情况比常规火炮更为复杂。由于火炮射击时的测试环境恶劣、振动激励源复杂、加速度大、振动幅度和频率多样等特点，缺乏有效的炮口振动测试手段。

上世纪90年代以来，国内外学者对火炮振动与射弹散布的关系进行了深入的理论分析与实验研究。研究结果表明摇架及身管振动都会对密集度产生影响，炮弹出炮口时的炮口动态射角与火炮的射弹散布的关系密切，是影响火炮射弹散布的重要原因之一。因此，复杂的炮口振动是影响弹幕武器弹丸散布的重要原因之一。研究测试其炮口振动与射弹散布的测试方法，能够为炮口振动与射弹散布相关性研究提供实践支撑。研究相关技术手段测量弹幕武器射弹散布和炮口的振动特性，为弹幕武器振动控制提供技术支撑，对于获取合理的弹幕武器射弹散布参数，提高武器作战效能具有重要意义。对弹幕武器射击时的炮口振动与弹丸散布进行测试，分析炮口振动对弹丸散布的影响程度，对弹幕武器系统的设计与改进研究也有指导意义。

炮口振动对射弹散布有重要影响，由于测试环境恶劣、振动情况复杂，一直是靶场测试领域的研究难点之一，现有的测试手段主要有以下几种。

(1)加速度计

加速度计测量方法需要用到炮口箍等辅助测量装置，通过辅助测量装置将传感器固定在炮口上，经调理电路测出反应振动加速度的变化的电压量，然后进行信号处理，即可得到炮口的振动参数。

(2)光电位移跟随器

光电位移跟随器测量原理主要通过跟踪目标靶上黑白标识的分界面来实现对目标振动的测量。黑白分界面的运动使得析象管的成像发生变化，产生的电压变化和物体位移变化成正比，能够测量目标在某一方向上的位移情况。

(3)电涡流位移传感器

火炮身管在其电感线圈的感应范围内发生振动，由于电磁感应原理而产生感应电压变化，感应电压与身管振动的参量存在一定关系，从而求出火炮振动参量。

由于原理上的局限性，电涡流传感器的量程由其感应线圈的截面积决定，为保证线圈正确响应身管的振动位移，被测的火炮身管截面应该比传感器截面直径大两倍以上，在测试过程中安装比较困难。而且量程大的传感器要求反射面就比较大，这样传感器测得的就是整个反射面的振动信息平均，而不是单个点区域的振动状态，所以测量时必须使用小截面的传感器，贴近炮身测试，而这样在火炮发射时，炮管的位移容易拍打到传感器，防护难度大。此外，炮身后坐导致的地面振动，将直接影响固定传感器的地面支架，造成测量的失败。

(4)高速摄影

高速摄影器材主要包括高速ccd传感器、高速处理电路和光学设备。通过分析炮口的视频图像，提取炮口运动信息，或将视频文件分解成多帧图像，采用数字图像处理技术进行提取。由于缺乏有效的振动特征评估方法，其测量精度难以保证。而且为了兼顾高分辨率和高拍摄速度，高速摄影相机的视场通常很小，对炮口运动姿态的幅间距有严格要求，例如apx-rs型高速相机最大不能超过100mm。且高速摄影设备采用高速面阵ccd，为保证扫描速度，其像元素数量通常较少导致测量精度低，且高速摄影测连发火炮射击炮口振动过程时，需要采集的图像数量非常庞大，图像处理过程复杂，处理结果影响测试精度。

(5)基于psd位移传感器的炮口振动测试方法

反射镜通过辅助测量装置固定在炮口位置，激光器、psd传感器及镜头在炮口后方相对反射镜平面成一定角度布置。测量时，激光器发出点光源照射在反射镜平面上，反射镜随着炮口的振动，将炮口的振动反应到点光源在psd表面的移动，psd产生与入射光斑位置对应的电流信号，再经过psd传感器信号处理板处理后，结合炮口动态射角与psd光斑坐标间的检测模型，即可得到炮口振动参量的测量结果。

(6)ccd激光三角位移传感器

ccd激光位移传感器主要由激光器、光学透镜组和ccd组成。反射光点在ccd上成像，像点响应反射镜的振动情况，而反射镜随炮口振动。基于ccd输出的光点位移变化量，并结合两者之间的数学模型就可以测量目标的振动位移情况。

综合上述分析可以看出，火炮射击现场环境恶劣，炮口振动测量的复杂因素多，能满足弹幕武器炮口振动的测试手段缺乏。现有的炮口振动测试手段存在的缺点主要有：

(1)接触式传感器的测试方法测量原理简单，操作简便，但会改变炮口振动状态，尤其对于小口径火炮炮口振动测试影响大。由于身管振动频率多样，不同频率不同冲击的振动也容易损坏非对应量程区间的传感器，对于转管火炮而言，接触式传感器安装难度很大。

(2)非接触式测量。现有非接触式测量方法存在的问题归纳起来主要有：

1)测量距离过近，易被身管后坐或炮口冲击损坏；

2)抗炮口焰及烟雾等干扰能力差；

3)无法跟踪测量炮口的二维振动，后期数据处理困难；

4)需要在身管上加装辅助测量设备，影响火炮本身的振动特性，且对于采用转管形式的弹幕武器而言，难以完成安装。

技术实现要素：

本发明的目的在于基于线激光技术、ccd成像技术等，研究线激光束在炮口成像以及随炮口振动特点，结合面阵ccd与线阵ccd输出信号频率特点，提出双线阵ccd检测线激光炮口振动测试方法；原理；分析测量原理，分析测试系统布局，研究相关参量光学投影转换关系，进行系统参数综合优化设计，推导测试结果转换数学模型，实现炮口振动位移的二维求解。

本发明的技术方案在于提供了一种炮口振动测试系统，具体包括下方测量光路系统、侧方测量光路系统和双线阵ccd信号采集与处理装置，其特征在于：

下方测量光路系统包括第一线激光器、第一柱面透镜、第一平面反射镜、第一滤光片、第一成像系统、第一线阵ccd；

下方测量光路系统布置在待测身管正下方,在靠近炮口一侧安装第一线激光器，在第一线激光器的上方安装有第一柱面透镜，第一线激光器发射的激光经过第一柱面透镜后形成第一线激光面，并照射到待测身管上，形成第一线激光投影，在这个过程中线激光束的光平面应当垂直于身管的径向垂直截面，接着安装第一平面反射镜，用于反射光束投影。

第一平面反射镜被安装在第一线激光器的右侧，同时第一平面反射镜与待测身管成一定角度，使得反射后的像能够传递到第一成像系统。

第一滤光片放置在第一平面反射镜和第一成像系统的镜头间。接着在第一滤光片的后方依次安装第一成像系统和第一线阵ccd,第一线阵ccd要与待测身管成一定角度α；

第一线阵ccd上连接线路，使第一线阵ccd与双线阵ccd信号采集与处理装置连接进行测得信号的采集与处理，同时侧方测量光路系统测得的数据也通过传输到了双线阵ccd信号采集与处理装置上，

侧方测量光路系统包括：第二线激光器、第二柱面透镜、第二平面反射镜、第二滤光片、第二成像系统、第二线阵ccd。

其中：在靠近炮口一侧安装第二线激光器，在第二线激光器的后方安装第二柱面透镜，第二线激光器发射的激光穿过第二柱面透镜后形成第二线激光面，并照射到待测身管上，形成第二线激光投影，在这个过程中线激光束的光平面应当垂直于身管的轴向水平截面，接着安装第二平面反射镜，用于反射光束投影。

第二平面反射镜被安装在第二线激光器右侧，同时第二平面反射镜与待测身管成一定角度，使得反射后的像能够传递到第二成像系统，第二滤光片放置在第二平面反射镜和第二成像系统的镜头间，用于滤除自然光线，以减少外界因素对测量结果造成的影响。接着在第二滤光片的后方依次安装第二成像系统和第二线阵ccd,第二线阵ccd要与待测身管成一定角度α；

第二线阵ccd上连接线路，使其与双线阵ccd信号采集与处理装置连接，进行测得信号的采集与处理，进而实现炮口振动的测量。

进一步地，还包括同步电路，其作用就是在待测身管受到激励发生振动时，使下方测量光路系统和侧方测量光路系统能够同时进行测试，并将信号传递到双线阵ccd信号采集与处理装置中，进而实现炮口振动的同步测量。

进一步地，该发明还提供了一种炮口振动测试系统的测试方法，具体包括：

步骤1、进行防震装置的安装；

步骤2、在待测身管下方正对位置，靠近炮口一侧安装第一线激光器，用于生成线激光；在第一线激光器上方安装第一柱面透镜用于生成第一线激光面，当第一线激光面照射到待测身管上时可以在炮口处形成第一线激光投影；在第一线激光器后方位置安装第一平面反射镜，用于反射在待测身管上形成的第一线激光投影；在第一平面反射镜反射后形成光线对应的光路上安装第一滤光片；第一滤光片后方安装第一成像系统，使第一成像系统的镜头正对第一滤光片，用于对第一平面反射镜反射光线的成像；在第一成像系统后方安装第一线阵ccd，用于接收第一成像系统传递过来的像；第一线阵ccd需与身管成一定角度α；

步骤3、在待测身管侧方正对位置，靠近炮口一侧安装第二线激光器，用于生成线激光；在第二线激光器前方安装第二柱面透镜，用于生成第二线激光面，当第二线激光面照射到待测身管上时可以在炮口处形成第二线激光投影；在第二线激光器后方合适位置安装第二平面反射镜，用于反射在待测身管上形成的第二线激光投影；在第二平面反射镜反射后形成光线对应的光路上安装第二滤光片，第二滤光片后方安装第二成像系统，使第二成像系统的镜头正对第二成像系统，用于对第二平面反射镜反射光线的成像；在第二平面反射镜后方安装第二线阵ccd，用于接第二成像系统传递过来的像；第二线阵ccd需与身管成一定角度α；

步骤4、进行双线阵ccd信号采集与处理装置的安装，通过线路将第一线阵ccd和第二线阵ccd与双线阵ccd信号采集与处理装置进行连接；

步骤5、接通电源，对整个测试系统进行调试，使其满足预定测试需求；调试完成过后，使测试系统处于运行状态，对待测身管施加激励，进行测试；

步骤6、对测试过程中测得信号进行采集、传输与处理，分别获得第一线激光投影在第一线阵ccd上像的坐标和第二线激光投影第二线阵ccd上像的坐标；

步骤7、进行测得数据的处理分析，第一线阵ccd和第二线阵ccd的像平面与待测身管都成一定夹角α，在待测身管、第一线阵ccd和第二线阵ccd上各建立一个坐标系，而后将在第一线阵ccd和第二线阵ccd上测得信号变为坐标值，而后通过坐标转换矩阵，将第一线阵ccd和第二线阵ccd上的坐标值转换为炮口的坐标值。

本发明的有益效果在于：

(1)以激光在身管上的投影作为成像对象，激光光波单色性好、能量集中，便于滤除炮口散光等环境光干扰，提高信噪比；

(2)线激光在三维空间内是一个激光平面，具有一定长度的线激光束可以保证射击时，炮口在剧烈振动过程中始终在激光光幕中；

(3)线阵ccd的扫描频率更高，可以使用像元素更多的ccd器件，能够实现很高的频率和位移测量精度；

(4)无需在身管上加辅助测试设备，不改变炮口本身的振动特性。安装简单、安全性高且适用于不同结构的火炮炮口，尤其在超高射速转管火炮等非常不便于安装或粘贴各种测量辅助物的场合。

附图说明

图1是单线阵ccd火炮沿线激光出射方向振动位移测试原理示意图；

图2是双线阵ccd检测线激光测试系统基本组成图；

图3是双线阵ccd检测线激光炮口振动测试系统布局主视图；

图4是双线阵ccd检测线激光炮口振动测试系统布局俯视图；

图5是双线阵ccd检测线激光炮口振动测试系统布局侧视图

图6是身管截面内炮口在线激光光幕中的振动情况图；

图7是炮口振动过程中线激光在在身管投影情况图。

其中：1-待测身管、2-炮口、3-线激光投影、4-线激光器、5-柱面透镜、6-线激光面、7-平面反射镜、8-滤光片、9-成像系统、10-线阵ccd、11-单线阵ccd信号采集与处理装置、12-下方测量光路系统、13-侧方测量光路系统、14-第一线激光器、15-第一柱面透镜、16-第一线激光面、17-第一线激光投影、18-第一平面反射镜、19-第一滤光片、20-第一成像系统、21-第一线阵ccd、22-同步电路、23-双线阵ccd信号采集与处理装置、24-第二线激光器、25-第二柱面透镜、26-第二线激光面、27-第二线激光投影、28-第二平面反射镜、29-第二滤光片、30-第二成像系统、31-第二线阵ccd、32-隔震装置。

具体实施方式

以下将结合附图1-7对该发明的技术方案进行详细说明。

在这里为了有效阐明本发明的具体功能，首先对单线阵ccd火炮沿线激光出射方向振动位移测试装置构成和工作原理进行说明。

如图1所示，在单线阵ccd火炮沿线激光出射方向振动位移测试装置，在待测身管1一侧靠近炮口2处，选择一合适位置安装线激光器4，为了满足测试需求和后期计算需要，在安装过程中应当使激光器4的轴线位于身管轴向水平方向平面内，且与身管径向垂直方向平面垂直，而后在线激光器4的前方放置一柱面透镜5，用于形成一线型的三角激光面6，当其照射到待测身管1上时，会在待测身管1表面形成一道高亮度的光束投影3。接着安装一平面反射镜7，用于反射光束投影。在图1所示方位中，该平面反射镜7被安装在线激光器4的右侧，同时该平面反射镜7与身管成一定角度1，使得反射后的像能够传递到成像系统9。而在平面反射镜7和成像系统9的镜头间放置有一滤光片8，用于滤除自然光线，以减少外界因素对测量结果造成的影响。接着在滤光片8的后方依次安装成像系统9和线阵ccd10，其中线阵ccd10需要与身管成一定角度，使像元线垂直于线激光束3的像，这是为后续进行数据分析时，能够建立起测量坐标值和实际坐标值之间数据转换的数学模型。最后在线阵ccd10上连接线路，与单线阵ccd信号采集与处理装置11形成信号通道实现信号的采集、传输和处理。至此一个完整的单线阵ccd火炮沿线激光出射方向振动位移测试装置就搭建完成。

单线阵ccd火炮沿线激光出射方向振动位移测试装置工作时，激光器4通过柱面透镜5形成线型的三角激光面6，该线激光面6照射到被测身管1上，在目标表面形成一道高亮度的光束投影3，该光束投影3通过平面反射镜7的反射，可以出现在成像系统9的光学镜头上，通过成像系统9转换进而在线阵ccd10上成像。而根据线阵ccd10的性能特点，当受到外界光学信号刺激时，被照射位置会产生相对应的信号，而后该信号将通过单线阵ccd信号采集和处理装置11传递到上位机上去，实现数据的获得。通过该系统，可以获得光束投影3的像的初始位置，当待测身管1产生振动时，炮口2位置发生变化，使得光束投影3位置随之发生改变，相对应的线阵ccd10上产生的信号也发生变化，并通过单线阵ccd信号采集和处理装置11转换为直观的数据。由于在初期搭建测试系统时，人为设定了测试装置的放置位置和角度，因此可以在待测身管1和线阵ccd10平面上各自建立坐标系，通过待测身管1和线阵ccd10平面之间的位置关系，可以求出两个坐标系上坐标间的转换数学模型，进而通过对线阵ccd10上像平面坐标值的变换，求得待测身管1振动时实际发生的位移，从而达到测试目的。

火炮在射击过程中，火炮主要做水平、垂直方向的扰动，而身管的弯曲

相对于水平和垂直扰动可以忽略不计。炮口振动可以看作是身管以炮尾为圆心，身管长为半径的圆上的扰动，因此可以选面阵ccd作为测试装置进行测量，进而获得炮口的平面振动情况。但由ccd的性能特点可以知道，线阵ccd相较于面阵ccd具有更高的频率响应，且同样长的测试时间内，后续需要处理的数据量要少的多，因此使用线阵ccd的测试效果会更好。但由于线阵ccd只能输出一维信号，因此线阵ccd只能测身管在线激光平面内相对于激光发射方向的运动。

前面已经提及，炮口振动可以看作是身管在以炮尾为圆心，身管长为半径的圆上的扰动，此时，这个扰动可以在水平、垂直两个方向进行分解，因此该实施例中，利用两个线阵ccd测试炮口在水平和垂直两个方向的位移情况，将一个线阵ccd成像系统布置在火炮的侧方，另一个布置的火炮的下方，对两者进行时间同步，构成双线阵ccd测试系统。

下面对双线阵ccd检测线激光测试系统的布局进行说明，由于单幅视图无法清楚直观的展现整个布局，因此在这里采用了三视图的方式，对双线阵ccd检测线激光测试系统的空间布局进行说明。在此需要说明的是：正视图是以身管轴向垂直平面为基准构建的，俯视图是以身管轴向水平平面为基准构建的，侧视图以炮口截面为基准构建的。

由于从正视图方向看去，侧方测量光路系统13正好位于待测身管1前方，若将其表现出来，会使视图显得过于凌乱，故将侧方测量光路系统13进行简化，因此，图3主要展现了下方测量光路系统12的组成。由于下方测量光路系统12位于待测身管1的下方，不便于在图中展示出来，故对下方测量光路系统12进行了简化，该图主要是对侧方测量光路系统13进行介绍。可以看到侧方测量光路系统13布置在待测身管1的侧面,，从俯视角度看去位于炮管前方。

如图2-3所示，双线阵ccd检测线激光炮口振动测试系统，包括下方测量光路系统12、侧方测量光路系统13和双线阵ccd信号采集与处理装置23；

下方测量光路系统12包括：第一线激光器14、第一柱面透镜15、第一平面反射镜18、第一滤光片19、第一成像系统20、第一线阵ccd21，其布置在待测身管1正下方,在靠近炮口2一侧安装第一线激光器14，在第一线激光器14的上方安装有第一柱面透镜15，第一线激光器14发射的激光经过第一柱面透镜15后形成第一线激光面16，并照射到待测身管1上，形成第一线激光投影17，在这个过程中线激光束的光平面应当垂直于身管的径向垂直截面，接着安装第一平面反射镜18，用于反射光束投影。

在图3所示方位中，第一平面反射镜18被安装在第一线激光器14的右侧，同时第一平面反射镜18与待测身管1成一定角度，使得反射后的像能够传递到第一成像系统20。

第一滤光片19放置在第一平面反射镜18和第一成像系统20的镜头间，用于滤除自然光线，以减少外界因素对测量结果造成的影响。接着在第一滤光片19的后方依次安装第一成像系统20和第一线阵ccd21,第一线阵ccd21要与待测身管1成一定角度α，同时第一线阵ccd21的像元线应垂直于第一线激光投影17的像，这是为了在后续进行数据分析时，能够建立起测量坐标值和实际坐标值之间数据转换的数学模型。

最后在第一线阵ccd21上连接线路，使其与双线阵ccd信号采集与处理装置23连接进行测得信号的采集与处理，同时侧方测量光路系统13测得的数据也通过传输到了双线阵ccd信号采集与处理装置23上，其中同步电路22的作用就是在待测身管1受到激励发生振动时，使下方测量光路系统12和侧方测量光路系统13能够同时进行测试，并将信号传递到双线阵ccd信号采集与处理装置23中，进而实现炮口2振动的同步测量。

如图4所示，侧方测量光路系统13包括第二线激光器24、第二柱面透镜25、第二平面反射镜28、第二滤光片29、第二成像系统30、第二线阵ccd31，其布置在待测身管1一侧。

在靠近炮口2一侧安装第二线激光器24，在第二线激光器24的后方安装第二柱面透镜25，第二线激光器24发射的激光穿过第二柱面透镜25后形成第二线激光面26，并照射到待测身管1上，形成第二线激光投影27，在这个过程中线激光束的光平面应当垂直于身管的轴向水平截面，接着安装第二平面反射镜28，用于反射光束投影。

在图4所示方位中，第二平面反射镜28被安装在第二线激光器24右侧，同时第二平面反射镜28与待测身管1成一定角度，使得反射后的像能够传递到第二成像系统30，第二滤光片29放置在第二平面反射镜28和第二成像系统30的镜头间，用于滤除自然光线，以减少外界因素对测量结果造成的影响。接着在第二滤光片29的后方依次安装第二成像系统30和第二线阵ccd31,第二线阵ccd31要与待测身管1成一定角度α，同时第二线阵ccd31的像元线应垂直于第二线激光投影27的像，这是为后续进行数据分析时，能够建立起测量坐标值和实际坐标值之间数据转换的数学模型。最后在第二线阵ccd31上连接线路，使其与双线阵ccd信号采集与处理装置23连接，进行测得信号的采集与处理，进而实现炮口2振动的测量。

根据线激光在炮口投影、线阵ccd成像系统以及线激光平面三者之间的位置关系，建立数学模型，即可求得炮口振动位移。

如图5所示，向炮口截面方向看去进行观察，在此图中主要展现下方测量光路系统12、侧方测量光路系统13和待测身管之间的空间位置关系。可以看到下方测量光路系统12位于待测身管1的正下方，侧方测量光路系统13在图5中位于待测身管1的正右方，两个系统下方都装有隔震装置32，以免在射击时引起的地面震动对测试结果造成影响，二者与双线阵ccd信号采集与处理装置23相连实现测量过程中的同步测量。

火炮振动过程中，炮口1在激光光幕中的位移情况如图6所示。以身管切面的纵面方向为y轴，以身管切面水平方向为x轴建立直角坐标系oxy，圆p为火炮初始位置，圆p′为振动后的炮口位置，点j为线激光发射点，其发射的光幕如图中虚线所示，炮口在线激光光幕区域中会拦截一段光线。

由光线的直线传播定律可知，线激光束在炮口的投影在y轴方向的长度等于炮口直径。则pa为炮口水平方向偏移量，p′a为炮口垂直方向偏移量。当线激光光幕区域在炮口处的覆盖长度大于炮口振动的上下最大位置时，可以保证炮口在振动过程中，身管上始终有完整的线激光束投影。

炮口在射击扰动过程中在不考虑身管弯曲影响的前提下，可以看成是炮口在以炮尾为原点，火炮身管长度为半径的部分圆上做弧面运动。由于线激光的位置是固定在地面的，火炮射击过程中线激光器及线激光束位置固定不变。水平方向线激光在身管上的投影情况如图7所示。

其中pa、pa′为身管振动前后的两个位置，虚线圆弧为炮口振动位移轨迹，线激光束j交火炮身管于b、b′两点，可知，线激光束在炮口振动前后的不同位置，但始终在线激光束所在平面。在测试过程中，可以预先测出bp的长度，再由测试系统测出bb′的值，则水平方向的动态射角可以表示为

从而实现对水平方向动态射角的求解，同理也可以进行垂直方向动态射角的求解。

该实例提供了一种炮口振动测试系统的测试方法，具体包括：

步骤1、进行防震装置32的安装；

该步骤主要用于保证双线阵ccd检测线激光炮口振动测试系统在测试过程中不会受到外界震动的影响，测试结果出现偏差；

步骤2、在待测身管1下方正对位置，靠近炮口2一侧安装第一线激光器14，用于生成线激光；在第一线激光器14上方安装第一柱面透镜15用于生成第一线激光面16，当第一线激光面16照射到待测身管1上时可以在炮口2处形成第一线激光投影17；在第一线激光器14后方位置安装第一平面反射镜18，用于反射在待测身管1上形成的第一线激光投影17；在第一平面反射镜18反射后形成光线对应的光路上安装第一滤光片19；第一滤光片19后方安装第一成像系统20，使第一成像系统20的镜头正对第一滤光片19，用于对第一平面反射镜18反射光线的成像；

在第一成像系统20后方安装第一线阵ccd21，用于接收第一成像系统20传递过来的像；

该步骤中，需要注意的是第一线阵ccd21需与身管成一定角度α，这是为了在后期对第一线阵ccd21上测得坐标值和待测身管1上对应坐标值进行数值转换做准备。至此下方测量光路系统12安装完成，其结构布局如图4所示；

步骤3、在待测身管1侧方正对位置，靠近炮口2一侧安装第二线激光器24，用于生成线激光；在第二线激光器24前方安装第二柱面透镜25，用于生成第二线激光面26，当第二线激光面26照射到待测身管1上时可以在炮口2处形成第二线激光投影27；

在第二线激光器24后方合适位置安装第二平面反射镜28，用于反射在待测身管1上形成的第二线激光投影27；在第二平面反射镜28反射后形成光线对应的光路上安装第二滤光片29，第二滤光片29后方安装第二成像系统30，使第二成像系统30的镜头正对第二成像系统30，用于对第二平面反射镜28反射光线的成像；在第二平面反射镜28后方安装第二线阵ccd31，用于接第二成像系统30传递过来的像；

在该步骤中，需要注意的是第二线阵ccd31需与身管成一定角度α，这是为了在后期对第二线阵ccd31上测得坐标值和待测身管1上对应坐标值进行数值转换做准备至此侧方测量光路系统13安装完成，其结构布局如图5所示；

步骤4、进行双线阵ccd信号采集与处理装置23的安装，通过线路将第一线阵ccd21和第二线阵ccd31与双线阵ccd信号采集与处理装置23进行连接；

步骤5、接通电源，对整个测试系统进行调试，使其满足预定测试需求；调试完成过后，使测试系统处于运行状态，对待测身管1施加激励，进行测试；

步骤6、对测试过程中测得信号进行采集、传输与处理，分别获得第一线激光投影17在第一线阵ccd21上像的坐标和第二线激光投影27第二线阵ccd31上像的坐标；

步骤7、进行测得数据的处理分析，由于第一线阵ccd21和第二线阵ccd31的像平面与待测身管1都成一定夹角α，因此可以在待测身管1、第一线阵ccd21和第二线阵ccd31上各建立一个坐标系，而后将在第一线阵ccd21和第二线阵ccd31上测得信号变为坐标值，而后通过坐标转换矩阵，将第一线阵ccd21和第二线阵ccd31上的坐标值转换为炮口的坐标值。

而炮口在振动过程中的位置变换关系可以从图6和图7中获得，从而可以建立起炮口不同位置坐标值之间的关系式，将测得不同炮口位置的坐标值带入关系式，从而可以求得炮口振动时在水平方向和垂直方向的位移值，以及水平方向和垂直方向的动态射角，进而确定炮口的在其截面内的平面振动情况，实现对炮口振动的测量。

上述流程，实现对了双线阵ccd检测线激光炮口振动测试系统的安装，进而可以通过该测试系统实现对炮口振动的测试。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细的介绍，但应理解的是，这些描述仅仅用具体的个例对原理及实施方式进行了阐述，并非用来限制本发明专利的应用。本发明专利的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本发明专利保护范围和精神的情况下针对发明专利所作的各种变型、改型及等效方案。