“脉冲激光测距”在特殊条件下代替微波多普勒装置对弹丸运动过程分析的可行性探究
Ball_Lightning2022/04/26原创 电磁炮 IP:河北

我做这个感应炮项目是想要得到一份目前全科创最全面的感应-重接试验资料。在弹丸运动检测方面,只测量初速显然是不够的

曾经看到过三水合番老师发表的文章https://www.kechuang.org/t/84495,我对这种用多普勒测量弹丸运动设想很感兴趣。因为它不仅能够得到出口速度,还能得到弹丸在整个运动过程中的运动曲线,可以看出弹丸在整个过程中有没有回拉减速,各级的实际lc波长和弹丸峰值受力等参数,方便进行全面系统的分析和优化。

但是,微波多普勒有个问题,三水合番也提到过,那就是在没有波导炮管的情况下,这种微波接收头产生信号非常微弱,甚至会淹没在示波器底噪里。对于磁阻炮,使用不锈钢炮管是有可能的。

而我的感应炮,1.在猛烈放电时不锈钢会有损耗。2.一米长的不锈钢管+打孔非常昂贵,且无法调整触发位置。3.我的触发方式是高压间隙触发。4.微波多普勒装置里驱动线圈很近时如果触发失去时序,就会被极强的emp效应爆掉。。。。。。。。。。可以参考曾哥用cpu当感应炮电枢的例子

 综上,我只好用pvc当炮管,自然也就用不上微波多普勒位移。

我很自然地想到了超声多普勒

某宝上大多是40khz的,几块钱一对。对60us进行采样只能采3次,频率不太够,而且一旦子弹接近音速,超声装置将显得特别鸡肋,PASS掉

-----------------------------------------------------------------------我是分割线

办法总部困难多。

目前激光测距技术已经相当发达,有用静激光测距的尺子精度可以达到毫米级。但是应对高速运动的物体,这个东西采样速度不一定跟得上。我苦思冥想,终于想出了一种用初中物理就能解决的方式(我们有算这个的应用题)

如图

无标题100.png

这玩意现在肯定是有很多问题的,比如发射时线圈的脉冲干扰,元件的延迟,驱动的稳定程度,采集测量的精度等

还有一点就是我不知怎么把一个如此高频的信号录到电脑里,以及怎么用分析软件进行处理。包括

取波峰值,描点绘图,逻辑加减,图像平滑输出

大家可以广泛地提提意见

感激不尽😀

来自:物理高能技术 / 电磁炮
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~~空空如也
WernerPleischner
1年11个月前 IP:广东
903754

激光测距不是这么搞的,NE555+RC频率稳定度根本不够,用寻峰法也很难稳定找到几纳秒的峰位差。

如果你能控制好线圈的触发时序的话,可以尝试另一种初中课本就有的办法,比如用同样的触发电路触发闪光灯进行频闪摄影。

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Ball_Lightning作者
1年11个月前 IP:河北
903755
引用WernerPleischner发表于1楼的内容
激光测距不是这么搞的,NE555+RC频率稳定度根本不够,用寻峰法也很难稳定找到几纳秒的峰位差。如果...

我设计的感应炮每级放电60us,不用找到每个峰位差吧……我打算每级采样100次左右,这样下来完整发射的采样大概在几十k次(包括事先开启装置和事后关闭装置的时间以及弹丸阶梯匀速运动时间)。

另外,我不是要找峰位置高低的差,峰的高低对我没有用,有用的是波峰到来位置随时间的变化

您说的闪光灯一次发射每级只能采样1次,无法满足我的要求,那样我还不如只测出口速度……

至于频率不稳问题我在想办法,就是没能完全理解您那句“难找到几纳秒的峰位差”,是指频率不稳带来的后果呢,还是电脑分辨不了呢?

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WernerPleischner
1年11个月前 IP:广东
903756
引用Ball_Lightning发表于2楼的内容
我设计的感应炮每级放电60us,不用找到每个峰位差吧……我打算每级采样100次左右,这样下来完整发射...

一方面是频率不稳定导致峰的位置根本不会在纳秒级别上稳定,另一方面是噪声会使得你找不到真正的“峰”。


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三水合番
1年11个月前 IP:四川
903757

激光测距在这本书(https://www.kechuang.org/t/84859 )的5.2节提到过。在电磁炮上用的话,最简单的“单频相位法”比较好。思路和楼主说的勉强算是一样,就是给激光头馈正弦波,用光电二极管接收反射波,然后比较发射和反射光波的相位。

具体实现上,最简单的做法应该是:用有源晶振提供信号,用给光驱用的激光管和光电二极管做发射和接收,用一片AD8302鉴相,再给这些东西之间加上几个简单的放大器就行了。大部分东西都能直接在淘宝上买到成品模块,回来接一下线就行,需要自己焊的应该只有光电管和激光管,再加上几个电阻电容。然后直接就能得到以电压大小表示的弹丸位置,而且电压的弹丸位置之间基本是线性关系。

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Ball_Lightning作者
1年11个月前 IP:河北
903758
引用WernerPleischner发表于3楼的内容
一方面是频率不稳定导致峰的位置根本不会在纳秒级别上稳定,另一方面是噪声会使得你找不到真正的“峰”。

感谢!我又思考了一下,噪声可能确实让峰很微弱,但是不可能到找不到的地步。因为初始光的能量全部打在弹丸上


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Ball_Lightning作者
1年11个月前 IP:河北
903759
引用三水合番发表于4楼的内容
激光测距在这本书(https://www.kechuang.org/t/84859 )的5.2节提到...

感谢!如果现成的模块能满足我的采样需求的话就太好了!

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Ball_Lightning作者
1年11个月前 IP:河北
903760
引用三水合番发表于4楼的内容
激光测距在这本书(https://www.kechuang.org/t/84859 )的5.2节提到...

晶振这东西确实好😂我咋没想到呢

还有个问题就是:

我的弹丸是铝管,激光对管壁会不会有很大的杂波……

如果拿铝箔糊上前后,让激光照中心,风阻会特别大,不过好在其穿甲性能保住了


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三水合番
1年11个月前 IP:四川
903766
引用Ball_Lightning发表于6楼的内容
感谢!如果现成的模块能满足我的采样需求的话就太好了!

你得做好心理准备哈,这个激光测距虽然能用成品模块,但是需要的知识量不少,应该比你目前掌握的关于电磁炮的知识加起来还多,而且对测试仪器的需求也更高。属于那种不麻烦但是比较困难的项目,就是基础到位的时候很容易搞,基础不到位可能死活搞不出来。

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头疼脑壳昏
1年5个月前 IP:湖北
909827

大兄弟,这个方案做成功了没有呐?

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2SC1970
2个月20天前 IP:四川
928213
引用Ball_Lightning发表于6楼的内容
感谢!如果现成的模块能满足我的采样需求的话就太好了!

原理和电路都很简单,主要难点是光路设计

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