光幕靶是一种以光电转换原理为基础的光电仪器,在常规兵器试验中,常用来测试弹丸飞行速度。现有光幕靶的探测靶面由于机械结构和电路频率响应特性的影响,有效探测靶面一般不大于1m×1m,无法满足脱壳弹等特种弹丸的测试需求。镜头式光幕探测器件配接L形背景光源可形成10m×10m的大探测靶面,但随着探测靶面的增大,光源到探测器件之间距离增大,导致探测靶面内不同位置处的探测灵敏度分布不均匀,同时由于L形光源中部分发光二极管(Light Emitting Diode,LED)工作状态不稳定,降低了探测系统的可靠性。论文针对上述问题,本文开展了大靶面光幕探测灵敏度分析并进行了探测灵敏度修正技术研究,同时研究了背景光源状态监测与故障定位方法。主要研究内容包括以下4个方面:1)建立镜头式光幕探测系统的灵敏度数学模型。分析了物距、光幕厚度、弹丸直径与长度以及探测镜头数目对探测系统灵敏度分布规律的影响。依据镜头式光度学原理结合光幕探测系统工作机理,推导出镜头式光幕探测灵敏度的数学表达式。2)提出镜头式光幕探测系统灵敏度修正方法。基于光幕探测灵敏度的数学表达式,依据背景光源与探测器之间的直线距离差异及镜头的边缘效应,结合LED工作机理,计算出光源亮度修正因子,通过控制L形光源不同位置处LED的工作电流,实现探测幕面内中心区域探测灵敏度分布均匀性。3)大尺寸背景光源状态监测与故障定位。构建10m×10m的背景光源所需LED数量众多,针对其中某LED发生故障导致测速系统精度下降或无法正常工作的情况,采用线阵列相机实时监测光源工作状态,结合图像处理算法,实现了故障类型判定及故障定位。4)试验验证与分析。经试验验证所构建的探测系统灵敏度数学模型正确;经修正后的探测系统灵敏度均匀性比修正前提高了 60%;光源状态监测与故障定位系统,可快速判定光源闪烁、光强衰减、光源熄灭三种故障类型,定位精度优于5mm。