目前国内应用于子弹和破片速度的测试方法仍采用之前测量常规兵器弹体速度的方法,大致上有多普勒测速法、高速摄影法、区截装置测速法等几大类测量方法。
1)多普勒测速法。该方法的测速原理为用测速装置朝移动目标发射一波长为L的电波,根据多普勒频移效应,因为目标处于非静止状态,发射频率与从目标反射回到接收装置的电波的频率之间将会形成频差f,再根据公式f=2v/L即可算出实验对象相对于测速装置的速度v,通常测速装置会处于静止状态,速度值v即为所需测出的速度。25982
2)高速摄影法。该方法即采用高速摄相机拍摄从爆破开始到弹片抵达靶面的整个过程,再根据回看保存的录像算出速度。但由于影像里弹片数量多且散乱,导致不同影像中辨别出同一块破片存在很大难度。在极端条件如瞬态高温、高压、高冲击下记录的影像质量较低,并且进行判断读取时难以避免地会存着一些人为的误差,
3)区截装置测速度法。区截装置即为检测中设置的传感器件,包括光幕靶、天幕靶、线圈靶、锡箔靶都是常用的区截装置,其能够在空间里构建一个阻截面,子弹破片在击穿截面时将引起传感器输出端的变化。所谓区截装置测速法即为在破片的发射途径中搭建一对或者数对的区截装置,接着测量各对区截面装置之间的距离就能够得出破片行进的距离,使用测时仪检测区截装置输出端的改变,通过转换精确计算出破片通过相邻的两传感器的时间差,再计算得出子弹破片在通过这段距离时的平均速度。论文网
区截装置测速法在各类武器系统的研制过程中应用非常广泛。例如,在轻型武器研发和制造的过程中,为了对枪支和子弹的性能进行检测,经常需测出弹片在枪口发射时的速度,经典测量方法是使用天幕靶配合连接一台测时仪进行检测。用天幕靶来实现弹片抵达预测位置的探测,并用测时仪记下相邻两台天幕靶输出端变化信号的时间差,然后依据两天幕靶的靶间距,通过简单计算得出弹片在经过两靶时的均速。光幕靶也可以非接触式地探测单个或多个弹片,能够反复使用作为传感器,但因为野外实验现场环境恶劣,实验产生的火光扰动,震动冲击等外界影响使得对系统的防护变得十分困难。另外,天幕靶、光幕靶在原理上使用了光电转换的方法,然而膛口火光会引起干扰变化,测量一些低音速子弹时,膛口产生的冲击波会引起传感器提前被触发,因此对于天幕靶、光幕靶而言,射击时枪口的产生火光、冲击波以及弹头波都会输出干扰信号。尽管有学者设计了滤除干扰的数字滤波电路,然而面对日渐繁多复杂的子弹种类,产生干扰信号的多样性和随机性,采用滤波器的方法滤除干扰,对滤波器的各项参数要求太高,并且还需针对各异的测量环境进行调整改变。在接触式测速中,普通网靶制作的成本便宜但一次实验中只能测试首发击穿靶面破片,而且制靶的流程很复杂,铜丝紧松程度也不统一,没办法重复使用。
想要确定弹片的速度,普通的方法是测出该弹片行进一定距离所用的时间,通过公式v=L/t算出弹片的在这段距离的平均速度。可以使用通靶、断靶、线圈靶、光电靶以及天幕靶等来作为区截装置,较为常见的是通靶,如铝(铜)箔靶,它能检测一块速度最快的弹片,但该破片的速度测量值并不能作为它所在的弹丸破片群的速度均值。
上述三种方法各有其的优劣势,相比较下,多普勒测速度法测速精度较高,不仅能够测出单个弹片的速度值,还能都测出一整个破片群的速度,相关应用产品的完整成熟度较高。然而多普勒测速法测速的分辨率低,细节方面不足,并且设备体积庞大移动和布置不便,价格也不菲。高速摄影法测速具有最高的精度,不仅能测量破片速度,还能记录破片在运动过程中的飞行轨道即弹道,有助于对破片的运动特性进行研究比如衰减规律,但在仪器设备的设置安装和处理数据时会很复杂,它的分辨率也不高,且价格不菲,实验成本高。最后的区截测速法的成本低,且应用领域广泛,随着测量装置的不断更新与电子技术的持续进步,区截装置测速法将来也能够获得一个较高的精度等级。因此国内一般釆用的方法是将区截装置与测时装置结合在一起来测量破片速度。
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