摘 要：主要叙述天幕靶精度测量系统的改进研究，内容包括光学镜头，光电接收器件，机械结构，测量控制电路，计算机软件。
关键词：天幕靶；精度测量；控制电路；计算机软件
天幕靶是一种以光电转换为基础用于探测飞行弹丸到达空间某一预定位置时刻的仪器。主要由天幕镜头、光电转换器件、狭缝光阑以及处理电路等组成。在室外工作时，天幕靶以天空为背景。由于狭缝光阑的作用，天幕镜头的视场为有一定厚度的扇形，通常称之为天幕。一旦弹丸进入该天幕，遮住天幕投射到狭缝的部分光能使光电转换器件上的光电流发生变化，该变化信号经处理电路放大、整形后输出一个脉冲信号，用于设计弹丸测速依据。
为了顺应靶场测试需要，提高靶场测试技术，对天幕靶精度测量系统进行改善研究，lbs-i型天幕靶精度测量系统是在原lb-ii型天幕靶精度测量系统的基础上对光学镜头、光电接收器件、机械结构、测量控制电路、计算机软件进行合理改善研究，使其在保证原来测量性能的基础上进一步缩小仪器体积，减轻仪器重量，提高测试效率并能保存测量数据。
1 lb-ii型天幕靶精度测量系统存在的问题
lb-ii型天幕靶精度测量系统是由4个独立的靶构成（如图1（a）所示），每个靶的结构复杂、体积大，在靶场测试时布靶操作与使用均不方便。当天空变化时就要手工调节仪器，降低了靶场测试的效率。光电接收器件的测试灵敏度低，不利于天空较暗时测量。同时，计时测速的单片机过时，操作麻烦，对测量数据不能保存。
2 光学镜头与光电接收器件的改进
由于弹丸飞过天幕靶天幕速度很快，要想捕捉弹丸瞬间遮住天幕投射到狭缝的部分光能，就要求有高清晰度的镜头和高灵敏度的光电接收器件。为此，lbs-i型天幕靶精度测量系统的光学镜头采用摄影物镜代替了原普通物镜，使光幕更清晰准确。将原运用光纤接收器件改用直接表面接收高灵敏度的光电接
3 机械结构的改进
在机械结构上，原lb-ii型天幕靶是将4台性能相同的靶分别装在各自的机架上，体积比较庞大，操作不方便lbs-i型天幕靶重新组装为2台机架（如图1（b）所示），减小了原机架的体积，便于搬运、布靶，使在靶场测试中操作简单方便。虽更换了光学镜头与光电接收器件，提高了测试灵敏度，但各种影响测试的因素也随之增大，特别是背景噪声。为合理改善天幕靶的测试灵敏度，又能减少背景噪声的影响。lbs-i型天幕靶在光电器件与固定狭缝之间加一可调光阑，利用单片机控制步进电机改变光阑开缝大小，改变照在光电器件入射光的强度，减少了背景噪声的影响，提高天幕靶的工作性能。
4 测量控制电路的改进
随着电子技术和计算机技术不断发展，lb-ii天幕靶精度测量系统的计时测速的单片机已不适应当前测试技术要求，迫切需要设计出能实现靶场智能化的测试控制系统lbs-i型天幕靶在原lb-ii型天幕靶的测量原理上改进测量控制电路，运用单片机与计算机相结合，设计测量弹丸飞行速度的计时、串口传送计时数据、步进电机控制光阑开缝大小电路，计算机接收并处理与保存数据，实现靶场测试的一体化、智能化。
4．1 弹丸测速计时电路设计原理
lb-ii型天幕靶精度测量系统除了测量弹丸飞行的速度，还对弹丸爆炸的二维相对坐标进行测量。对二维坐标的测量是运用弹丸飞过第1靶与第2靶间的计时值计算x的坐标，运用弹丸飞过第1靶与第3靶的计时值计算y的坐标。由于第1靶与第4靶的天幕是平行且垂直于地面，为了测量弹丸飞行的速度，必须知道弹丸着第1靶与第4靶间的计数值t与这2靶间的距离lbs-i型天幕靶精度测量系统根据此原理，设计测量弹丸飞行速度电路。
4．2 弹丸测速硬件电路设计
本系统采用了at89c51芯片作为控制系统测量弹丸飞过第2靶、第3靶、第4靶的计数时间值（以第一靶为启动信号），选用可编程逻辑器件芯片epm7128lsc84作为计数时间的逻辑功能设计。单片机的p0口作为数据总线输入／输出口，p2口作为epm7128lsc84内部译码器输入地址选择口，在可编程逻辑器件epm7128lsc84芯片里，设计靶自检输入信号和靶实际输入信号输入口，24 b计数器与靶的自检信号，靶的实际输入信号计时逻辑设计。由于靶信号与实际电路板之间的距离较远，靶信号直接加到电路板上会产生不可预测的干扰信号，影响测精度。因此电路中加上tpl521-4光电耦合器件，避免产生不必要的影响。计时值通过at89c51芯片串口管脚发送到计算机进行数据处理。为了合理的控制光阑狭缝，要求计算机发出一命令信号，通知单片机at89c51给控制步进电机电路（控制步进电机电路的电路板安装在靶上）发一操作命令，对光阑狭缝进行合理操作。这样整个测量系统达到了一体化的控制作用，避免了靶场测试时的反复人工操作的繁杂劳动，提高了靶场测试的工作效率。
系统的整
