基于变阻靶网的多通道破片测速系统研究

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在常规爆炸破片测速试验中,梳状靶测速法限于测试原理采用铜箔裸露的印制板,爆炸时破片的不规则触靶和强烈的电磁脉冲会使靶网梳齿状铜箔存在多次瞬态通断进而产生虚假波形;再者传统破片测速系统多采用缠绕在战斗部上的线缆作为信号外触发,电磁脉冲可直接通过该导线传输,造成信号通断失真甚至导致仪器无法正常工作。针对上述破片测速系统的不足,设计了一种基于变阻靶网的多通道破片测速系统。该系统设计并采用了多回路的变阻靶网,利用破片着靶产生的阻抗变化来区分破片着靶时刻,有效避免了因电磁干扰造成的瞬间通断对破片着靶时刻的影响。系统采用光纤作为触发绕弹线缆和多台测速仪级联的触发线缆,从原理上隔绝了电磁干扰的传输途径;在调理电路设计上,采用了双电源供电和隔离式模拟信号调理电路进一步保证了测试系统的可靠工作。从控制角度而言,该系统以FPGA作为主控制芯片,采用了多路复用器分时复用A/D转换器的采集策略,并以DDR+SD NAND分别作为多通道数据的缓存和最终存储单元,降低了功耗和体积的同时增加了可靠性。此外,文中还着重介绍了采集编码、存储读写、接口传输等基于FPGA的时序设计,并从协议分析、时序仿真等角度验证了控制逻辑的正确性。最后对A/D采样、接口通信、通道噪声等进行了测试,结合实弹测试进一步验证了系统功能的可行性。测试结果表明:基于变阻靶网的多通道破片测速系统满足指标要求,信号的采集、处理、存储、传输功能完善且多个测速仪可级联触发,具备可扩展性和灵活性。实弹试验表明该测速系统破片着靶信号特征清晰易于鉴别,测试数据准确,能够满足常规靶场破片速度测试需求,在破片测速领域可以推广应用。
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