激光通过推进剂羽烟的透过率测试是火箭和导弹研究中的一项关键技术,羽烟对激光透过率的大小直接影响激光制导的性能和精度。研究激光对不同推进剂透过率特性可以为技术人员优选推进剂配方提供重要依据。本课题是受航天四院某研究所的委托,由华中科技大学光电子工程系与航天四院某研究所合作研制的激光羽烟透过率动态测量系统。该系统的研制对提高固体推进剂测试技术、激光制导技术具有重要的现实意义和实用价值。本文根据使用单位的技术要求,通过对国内外对羽烟和烟雾测量方法的研究,提出了采用1064nm 红外激光器、通过透射方式对羽烟进行动态测试的测试方法。在系统测试时,由1064nm 激光器发出红外激光束,经过一段大气传输后穿过固体推进剂燃烧产生的羽烟,通过测试激光通过羽烟后到达接收系统的信号研究透过率变化情况。文中对激光在羽烟和大气中的衰减原理进行了分析,提出了羽烟透过率的测量方法; 介绍了系统光学部分采用的双光路设计、发射端采用的倒置伽利略望远系统、接收端的出窗探测系统的结构; 设计了采用高速光电二极管进行光电转换和信号处理电路,以及以单片机ATMEL89S51 为核心的数据采集、处理、通讯、显示和存储系统; 设计了下位机的汇编语言程序,给出了相关软件的编写流程图及上位机的菜单实现; 通过对本系统中干扰源和干扰侵入渠道的分析,设计了系统在电路设计、PCB 板制作和程序设计中的相应抗干扰措施,提高了系统可靠性。最后给出了激光羽烟动态测试系统的静态和动态测试结果并进行了误差分析。本文所研制的激光羽烟透过率动态测量系统具有响应快、体积小、使用寿命长和抗干扰能力强等特点,使得系统既可以在室内烟箱条件下进行测试,也可以在外场环境条件下测试,具有良好的适应性。并且实现了系统标定及对测量数据的实时显示、动态绘制曲线、存储和打印等功能。经过现场测试该系统的系统误差小于1%。