基于X射线的单光幕多位置点测速装置和测速方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于X射线的单光幕多位置点测速装置和测速方法，测速装置包括X射线发射器、限辐罩、铅板、X射线高速接收器、电流转电压电路、多级放大电路、FPGA抗干扰处理模块、DSP数据处理模块和直流电源供电模块；X射线发射器与X射线高速接收器平行且有间距放置，X射线发生器产生的X射线经过铅板限定后有一定的辐射角度，将多个X射线高速接收器同时放置在辐射角度限制形成的光幕的多位置点位置上。本发明专利技术与双光幕、多光幕测速系统相比，测试精度更高、误差更小，而且利用X射线的穿透性也能测得传统方法无法测量的炮口真实初速度。

X ray based single light screen multi position point measuring device and method

The invention relates to a X based X-ray single light curtain multiposition point speed measuring device and measuring method, measuring device comprises a X ray emitter, clipping mask, lead plate, X ray high speed receiver, current to voltage circuit, amplifying circuit, multistage interference FPGA DSP processing module, data processing module and a DC power supply module; X ray and X ray emitter and receiver high speed parallel spacing placed X ray produced by X ray generator lead limit after radiation angle, the number of a plurality of X ray high-speed receiver simultaneously placed restrictions formed in the radiation angle of screen set point position. Compared with the two screens, multi screen measuring system, the higher precision, the error is smaller, and the use of X ray penetration can be measured can not be measured with traditional methods of real muzzle initial velocity.

【技术实现步骤摘要】
基于X射线的单光幕多位置点测速装置和测速方法
本专利技术涉及非接触精密测量领域，具体涉及一种基于X射线的单光幕多位置点测速装置和测速方法。
技术介绍
炮口初速是表征常规兵器、弹药及弹道特性的重要指标参数之一。在射击武器和弹药产品的科研、生产及产品试验过程中，初速参数的检测都是必不可少的。高速运动物体速度的测量，一般可以分为三种：平均速度测量法、瞬时速度测量法以及多普勒原理测速法。目前最常用的就是平均速度测量法，平均速度测量法在前进方向上设置两道光幕，通过测量光幕之间的距离以及通过光幕的时间来计算出速度。弹丸飞出炮口后，经过后效区作用测得的炮口初速V0并非弹丸脱离炮口瞬间的实际飞行速度，而是在假设弹丸脱离炮口后仅受空气阻力和重力作用条件下，由后效区外弹道段上实际飞行速度外推至炮口的速度，由于弹丸在离开炮口后燃气流在后效区对弹丸仍有一定加速作用，所以外推出的初速并不准确。因此，在高电磁干扰、强火焰条件下测出炮口的实际初速度至关重要。在双光幕的速度测量中，无法实现不同光幕之间严格平行，而且光幕的反应速度以及后续处理电路的速度也不可能完全的一致，这对速度很高经过光幕脉宽很小的飞行弹丸而言，会产生严重的测量误差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于X射线的单光幕多位置点测速装置和测速方法，利于软X射线的良好穿透性去透过炮口的等离子流和烟焰实现对弹丸的探测，并在一个X射线单光幕中平行等间距点上设置多个高速X射线接收器，实现对弹丸速度的精确测量。实现本专利技术目的的技术方案为：一种基于X射线的单光幕多位置点测速装置，包括X射线发射器、限辐罩、铅板、X射线高速接收器、电流转电压电路、多级放大电路、FPGA抗干扰处理模块、DSP数据处理模块和直流电源供电模块；所述X射线发射器用于发射X射线；所述限辐罩设置在X射线发射器的镜头前端，用于将X射线限定在设定的辐射角内；所述铅板设置在限辐罩的前端，中间设置有圆形通孔，用于对已限辐的X射线再一次限制辐射角；所述X射线高速接收器并排且等间距设置在X射线发射器的光幕中，多个X射线高速接收器的连线与弹丸的飞行轨迹平行；X射线高速接收器用于测量入射的X射线的强度，并将强度转换为电流；所述电流转电压电路用于将X射线高速接收器得到的电流转换为电压；所述多级放大电路用于将电压信号进行放大；所述FPGA抗干扰处理模块用于对放大后的电压信号进行抗干扰处理，即判定接收到波长的脉宽是否处于预定速度对应的脉宽值范围内，将不在范围内的脉宽剔除；所述DSP数据处理模块用于将FPGA抗干扰处理模块得到的脉宽值转换为时间值，根据弹长和时间值得到多个传感器的速度值，根据设定的速度范围剔除差值较大的数据，将速度进行求平均处理，得到炮口初速度；所述直流电源供电模块为电流转电压电路和多级放大电路供电。一种基于X射线的单光幕多位置点测速方法，包括以下步骤：步骤1，打开X射线发射器，利用X射线发射器前端限辐罩与铅板形成有一定辐射角度的X射线的单光幕辐射区域；步骤2，在单光幕辐射区域中的多位置点上并排且等间距放置X射线高速接收器，对X射线进行强度检测并转换为电流信号；步骤3，将电流信号转换为电压信号，并对电压信号进行多级放大；步骤4，FPGA对接收到的信号进行抗干扰处理，即判定接收到波长的脉宽是否处于预定速度对应的脉宽值范围内，将不在范围内的脉宽剔除；步骤5，DSP数据处理模块将FPGA抗干扰处理模块得到的脉宽值转换为时间值，根据弹长和时间值得到多个传感器的速度值，根据设定的速度范围剔除差值较大的数据，将速度进行求平均处理，得到炮口初速度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术使用带圆孔铅板限制X射线发射器的辐射角度，得到单光幕的X射线区域，通过在单光幕区域放置多个X射线高速接收器，来实现类似于多光幕的测试计量，单光幕多位置点接收器的设置，使得单光幕的效率达到最高，又避免多光幕的接收器延迟弊端以及相对位置的不平行；(2)X射线能够穿透炮口焰与等离子体流，照射到弹丸上，弹丸经过时遮挡X射线高速接收器，影响其对X射线的接收量，捕捉这个过靶信号电流的变化就可以建立与速度的关系，从而实现在炮口对弹丸实际初速的精确测量。附图说明图1是本专利技术单光幕多位置点测速装置的结构示意图。图2是单光幕中多个传感器数量及位置的计算示意图。图3是传感器连接时采用的电路设计图。图4是图1中A区域直流电源供电模块的详细结构示意图。具体实施方式结合图1，本专利技术的一种基于X射线的单光幕多位置点测速装置，包括X射线发射器100、限辐罩101、铅板102、X射线高速接收器120、电流转电压电路130、多级放大电路、FPGA抗干扰处理模块160、DSP数据处理模块170和直流电源供电模块190；所述X射线发射器100用于发射X射线；所述限辐罩101设置在X射线发射器100的镜头前端，用于将X射线限定在设定的辐射角内；所述铅板102设置在限辐罩101的前端，中间设置有圆形通孔，用于对已限辐的X射线再一次限制辐射角；所述X射线高速接收器120并排且等间距设置在X射线发射器100的光幕中，多个X射线高速接收器120的连线与弹丸的飞行轨迹平行；X射线高速接收器120用于测量入射的X射线的强度，并将强度转换为电流；所述电流转电压电路130用于将X射线高速接收器120得到的电流转换为电压；所述多级放大电路用于将电压信号进行放大；所述FPGA抗干扰处理模块160用于对放大后的电压信号进行抗干扰处理，即判定接收到波长的脉宽是否处于预定速度对应的脉宽值范围内，将不在范围内的脉宽剔除；所述DSP数据处理模块170用于将FPGA抗干扰处理模块160得到的脉宽值转换为时间值，根据弹长和时间值得到多个传感器的速度值，根据设定的速度范围剔除差值较大的数据，将速度进行求平均处理，得到炮口初速度；所述直流电源供电模块190为电流转电压电路130和多级放大电路供电。进一步的，所述X射线发射器100发射的X射线为软X射线。进一步的，所述X射线高速接收器120的数量为三个以上。进一步的，所述多级放大电路包括一级放大电路140和二级放大电路150，所述一级放大电路和二级放大电路均采用THS芯片，保证获得大电压增益的同时整个电路有比较大的传输带宽。进一步的，所述DSP数据处理模块具有FLASH模块，用于在断电情况下保存数据。进一步的，所述X射线高速接收器120的供电电路中，并联设置电解电容和104电容，用于滤出外界干扰；两个电容的一端同时与X射线高速接收器120和直流电源供电模块190连接，另一端接地。进一步的，所述直流电源供电模块190包括变压器、整流桥和稳压芯片，所述变压器将市电电压转换为所需电压值，所述整流桥对转换后的电压进行整流处理，所述稳压芯片用于平稳电压，输出直流电压。进一步的，X射线高速接收器120的响应时间为ps级别。一种基于X射线的单光幕多位置点测速方法，包括以下步骤：步骤1，打开X射线发射器100，利用X射线发射器100前端限辐罩101与铅板形成有一定辐射角度的X射线的单光幕辐射区域；步骤2，在单光幕辐射区域中的多位置点上并排且等间距放置X射线高速接收器120，对X射线进行强度检测并转换为电流信号；步骤3，将电流信号转换为电压信号，并对电压信号进行多级放大；步骤4，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于X射线的单光幕多位置点测速装置，其特征在于，包括X射线发射器(100)、限辐罩(101)、铅板(102)、X射线高速接收器(120)、电流转电压电路(130)、多级放大电路、FPGA抗干扰处理模块(160)、DSP数据处理模块(170)和直流电源供电模块(190)；所述X射线发射器(100)用于发射X射线；所述限辐罩(101)设置在X射线发射器(100)的镜头前端，用于将X射线限定在设定的辐射角内；所述铅板(102)设置在限辐罩(101)的前端，中间设置有圆形通孔，用于对已限辐的X射线再一次限制辐射角；所述X射线高速接收器(120)并排且等间距设置在X射线发射器(100)的光幕中，多个X射线高速接收器(120)的连线与弹丸的飞行轨迹平行；X射线高速接收器(120)用于测量入射的X射线的强度，并将强度转换为电流；所述电流转电压电路(130)用于将X射线高速接收器(120)得到的电流转换为电压；所述多级放大电路用于将电压信号进行放大；所述FPGA抗干扰处理模块(160)用于对放大后的电压信号进行抗干扰处理，即判定接收到波长的脉宽是否处于预定速度对应的脉宽值范围内，将不在范围内的脉宽剔除；所述DSP数据处理模块(170)用于将FPGA抗干扰处理模块(160)得到的脉宽值转换为时间值，根据弹长和时间值得到多个传感器的速度值，根据设定的速度范围剔除差值较大的数据，将速度进行求平均处理，得到炮口初速度；所述直流电源供电模块(190)为电流转电压电路(130)和多级放大电路供电。...

【技术特征摘要】
1.一种基于X射线的单光幕多位置点测速装置，其特征在于，包括X射线发射器(100)、限辐罩(101)、铅板(102)、X射线高速接收器(120)、电流转电压电路(130)、多级放大电路、FPGA抗干扰处理模块(160)、DSP数据处理模块(170)和直流电源供电模块(190)；所述X射线发射器(100)用于发射X射线；所述限辐罩(101)设置在X射线发射器(100)的镜头前端，用于将X射线限定在设定的辐射角内；所述铅板(102)设置在限辐罩(101)的前端，中间设置有圆形通孔，用于对已限辐的X射线再一次限制辐射角；所述X射线高速接收器(120)并排且等间距设置在X射线发射器(100)的光幕中，多个X射线高速接收器(120)的连线与弹丸的飞行轨迹平行；X射线高速接收器(120)用于测量入射的X射线的强度，并将强度转换为电流；所述电流转电压电路(130)用于将X射线高速接收器(120)得到的电流转换为电压；所述多级放大电路用于将电压信号进行放大；所述FPGA抗干扰处理模块(160)用于对放大后的电压信号进行抗干扰处理，即判定接收到波长的脉宽是否处于预定速度对应的脉宽值范围内，将不在范围内的脉宽剔除；所述DSP数据处理模块(170)用于将FPGA抗干扰处理模块(160)得到的脉宽值转换为时间值，根据弹长和时间值得到多个传感器的速度值，根据设定的速度范围剔除差值较大的数据，将速度进行求平均处理，得到炮口初速度；所述直流电源供电模块(190)为电流转电压电路(130)和多级放大电路供电。2.根据权利要求1所述的基于X射线的单光幕多位置点测速装置，其特征在于，所述X射线发射器(100)发射的X射线为软X射线。3.根据权利要求1所述的基于X射线的单光幕多位置点测速装置，其特征在于，所述X射线高速接收器(120)的数量为三个以上。4.根据权利要求1所述的基于X射线的单光幕多位置点测速装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾金良，卢东东，夏言，江凤娟，於德萍，李梦夏，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32