導(dǎo)語：彈道參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1測(cè)量系統(tǒng)工作原理

1．1彈道參數(shù)測(cè)量方案

基于對(duì)現(xiàn)有彈道參數(shù)測(cè)量方法問題的分析，在彈道初始段，將初速和射角分開進(jìn)行測(cè)量，避免由于循環(huán)迭代產(chǎn)生累積誤差，提高彈道參數(shù)測(cè)量的精度和彈道解算的速度。本文提出的彈道參數(shù)測(cè)量方案。

1．2初速的測(cè)量

利用差壓傳感器獲取彈道初始段的彈丸所受動(dòng)壓，得到一組彈丸飛行時(shí)間和動(dòng)壓數(shù)據(jù)。通過單片機(jī)進(jìn)行多項(xiàng)式擬合。

2測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2．1測(cè)量系統(tǒng)組成與工作原理

本文設(shè)計(jì)了以C8051F352單片機(jī)為核心的彈道參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。差壓傳感器和絕壓傳感器感受彈丸所受的動(dòng)壓和靜壓，并分別將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號(hào)。經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路，對(duì)差壓、絕壓傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波和放大。A/D轉(zhuǎn)換器將經(jīng)過調(diào)理電路后的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并送入解算控制單元，最后，由解算控制單元通過執(zhí)行內(nèi)部解算程序，解算出測(cè)量的動(dòng)壓和靜壓，進(jìn)而得到初速和射角。

2．2測(cè)量系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2．2．1壓力傳感器

本設(shè)計(jì)選用GE公司NPC—1220—15D型差壓傳感器和NPC—1220—15A型絕壓傳感器。量程為0～10psi(1psi=1bf/in2)=6894．76Pa，非線性誤差為±0．1%FSO，壓力遲滯為±0．1%FS，工作溫度為－40～125℃。該傳感器具有優(yōu)良的溫度特性，溫度補(bǔ)償范圍為0～60℃。其體積小、精度高、功率小、頻率響應(yīng)高等特點(diǎn)非常適用于飛行速度測(cè)量需求。

2．2．2信號(hào)調(diào)理電路

經(jīng)仿真分析可知，在0～1．5s內(nèi)，動(dòng)壓在1．51～54．03kPa范圍內(nèi)變化，靜壓在94．94～101．33kPa范圍內(nèi)變化，差壓傳感器的輸出電壓信號(hào)范圍為0．73～26．12mV。絕壓傳感器的輸出電壓信號(hào)范圍為45．90～48．99mV。為使其滿足后面A/D轉(zhuǎn)換器的輸入要求，必須對(duì)該信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)零處理。本系統(tǒng)選用LM358放大器。該放大器有線性度高、失調(diào)電壓及溫度漂移小、功耗小等特點(diǎn)。

2．2．3A/D轉(zhuǎn)換器

本系統(tǒng)采用的單片機(jī)C8051F352含有16位的A/D轉(zhuǎn)換器，共有8個(gè)模擬輸入通道，動(dòng)壓和靜壓傳感器輸出信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路后，分別接到單片機(jī)的兩個(gè)模擬輸入通道。C8051F352的可編程轉(zhuǎn)換速率達(dá)到1ksps，CPU系統(tǒng)時(shí)鐘為50MHz，因此，動(dòng)壓和靜壓的采樣時(shí)差約為1ms。即使當(dāng)迫擊炮彈速度達(dá)300m/s時(shí)，1ms的時(shí)間迫擊炮彈運(yùn)動(dòng)距離也僅為0．3m。相對(duì)于整個(gè)彈道，可以認(rèn)為動(dòng)壓和靜壓的值是在一個(gè)點(diǎn)上進(jìn)行采樣得到的。因此，直接利用C8051F352的A/D轉(zhuǎn)換器，而不附加額外的A/D轉(zhuǎn)換器。

2．2．4解算控制單元

本設(shè)計(jì)中的解算控制單元采用Cygnal公司的C8051F352單片機(jī)。該單片機(jī)采用32管腳的LQFP封裝，具有高速度、高性能、高集成等特點(diǎn)，并能與8051單片機(jī)兼容。此外，片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬部件和其他數(shù)字外設(shè)及功能部件。

2．3測(cè)量系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件主要包括3個(gè)部分:系統(tǒng)控制程序、數(shù)據(jù)采集和保存程序，以及彈道參數(shù)解算程序。系統(tǒng)控制程序是用于控制整個(gè)軟硬件系統(tǒng)的工作流程，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。數(shù)據(jù)采集和保存程序是用于差壓傳感器和絕壓傳感器數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換和保存。彈道參數(shù)解算程序是用于數(shù)據(jù)的處理，輸出解算的初速和射角。

3實(shí)驗(yàn)測(cè)試

在實(shí)驗(yàn)室條件下，利用本系統(tǒng)對(duì)某型號(hào)迫擊炮彈，不同初速和射角范圍條件下的射擊，進(jìn)行了半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)利用該系統(tǒng)解算出的初速和射角精度較高，解算的彈道射程最大誤差不超過0．5m，相對(duì)誤差不超過0．07%，說明測(cè)量系統(tǒng)具有較高的準(zhǔn)確性，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。

4結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一種基于C8051F352單片機(jī)的彈道參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，利用差壓傳感器和絕壓傳感器采集彈丸所受的動(dòng)壓和靜壓數(shù)據(jù)，經(jīng)單片機(jī)對(duì)采集數(shù)據(jù)的處理，解算出初速和射角。對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)描述。在實(shí)驗(yàn)室條件下，進(jìn)行了測(cè)試實(shí)驗(yàn)。測(cè)試結(jié)果表明:該系統(tǒng)測(cè)量精度高，滿足彈道辨識(shí)的精度要求。與其他彈道參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)具有測(cè)量精度高，解算速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，適合實(shí)際工程應(yīng)用。

作者:李亞楠王金柱馬繼存孫文理單位:軍械工程學(xué)院