一种炮口角振动响应测试方法及系统技术方案

本公开涉及一种炮口角振动响应测试方法及系统，所述方法利用探测器输出炮口高低和水平振动角位移；角速度传感器将摇架角速度信号经积分运算后得到摇架高低和水平振动角位移；后坐位移传感器得到炮口后坐位移，得到炮口振动角位移绝对量。所述系统基于所述方法实现。本公开的方法及系统能够得到任意射角射击工况下的炮口振动角位移测试值，其反映了炮口振动角位移的真实特性；而由于传感器布置在摇架上，简化了测试过程，提高了测试效率；为验证火炮设计效果、开展火炮机构间隙影响火炮射击密集度规律提供了试验测试参数和方法；为提高我国火炮型号研制水平提供了测试方法支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种炮口角振动响应测试方法及系统
本公开涉及角度的测量，具体地讲，涉及一种炮口角振动响应测试方法及系统。
技术介绍
炮口振动响应是影响火炮射击密集度的关键因素之一，较小的炮口振动响应是实现火炮射击密集度高性能的基本保证。炮口振动角位移就是其中一项重要响应量。由于炮口振动响应的随机性，引起了弹丸出炮口时刻炮口射角和射向的随机性，造成射弹散布随机分布。火炮射击时，如果能采用测试技术准确得到炮口振动角位移响应量，则对于评价火炮射击效果、掌握火炮结构动态特性、诊断火炮射击密集度性能具有重要意义。同时，也为研究火炮机构间隙特性影响射击密集度规律提供测试数据支撑。尽管目前已有商品化的角位移传感器在应用，但是，由于火炮射击时，炮口振动冲击非常强烈，其振动加速度一般可达几千个重力加速度，甚至几万个重力加速度，目前已有的商品化角位移传感器很难满足上述炮口振动环境要求。虽然也可以通过建模仿真技术，在计算机软件环境下通过计算途径得到炮口振动角位移规律。但是，由于火炮结构非常复杂，为了能进行建模仿真，必须人为提出许多假设，简化实际结构，其模型必然会与实际结构存在误差，其仿真计算结果也存在误差。当模型未得到实验结果验证时，其误差可能很大。
技术实现思路
为了得到发射过程炮口振动角位移的真实测试值，本公开提供了一种炮口角振动响应测试方法及系统。一种炮口角振动响应测试方法，所述方法包括下述步骤：S100、安装测试组件：在炮口外表面固定一个炮口箍，炮口箍上固连一面平面反射镜，该平面反射镜材料为金属，能满足炮口振动环境要求，该平面反射镜面与身管轴线垂直，反射镜面向后；在火炮摇架前端正上方通过安装座连接一个探测器组件，调整并固定探测器组件的位置，使得探测器组件中的激光器发射的激光束经炮口的平面反射镜反射后直接照射到探测器敏感面内；在火炮摇架前端正下方安装一个角速度传感器；在火炮摇架后端正上方固连一个后坐位移传感器，在炮尾正上方固连一个反射板，该反射板平面与身管轴线垂直；S200、获取摇架振动高低角位移α2和水平角位移β2，炮口振动高低角位移相对量α1和炮口振动水平角位移相对量β1；其中，所述摇架振动高低角位移α2和水平角位移β2通过角速度传感器获得；所述炮口振动高低角位移相对量α1和炮口振动水平角位移相对量β1通过下述公式进行计算：式中：l为平面反射镜到探测器距离；x为炮口发生的后坐位移,y和z分别为探测器敏感面上的高低线位移与水平线位移；S300、利用下述公式计算炮口振动高低角位移绝对量α和水平角位移绝对量β：α＝α1+α2，β＝β1+β2。基于所述方法，提供一种炮口角振动响应测试系统，所述系统包括炮口箍、平面反射镜、探测器组件、角速度传感器、后坐位移传感器、反射板、计算模块；所述炮口箍固定在炮口外表面；所述平面反射镜固连在炮口箍上，使平面反射镜面与身管轴线垂直，反射镜面向后；所述平面反射镜材料为金属，能满足炮口振动环境要求；所述探测器组件通过安装座连接到火炮摇架前端正上方，调整并固定探测器组件，使得探测器组件中的激光器发射的激光束经炮口的平面反射镜反射后直接照射到探测器敏感面内；所述角速度传感器安装在火炮摇架前端正下方；所述后坐位移传感器固连在火炮摇架后端正上方；所述反射板固连在炮尾正上方，且其平面与身管轴线垂直；由于火炮身管与炮尾固连，身管相对于摇架发生前后直线运动，所以，该反射板的运动就代表了炮口的前后运动；所述计算模块利用获取的摇架振动高低角位移α2和水平角位移β2，炮口振动高低角位移相对量α1和炮口振动水平角位移相对量β1，通过下述公式计算炮口振动高低角位移绝对量α和水平角位移绝对量β：α＝α1+α2，β＝β1+β2，其中，所述摇架振动高低角位移α2和水平角位移β2通过角速度传感器获得。优选的，所述炮口振动高低角位移相对量α1和炮口振动水平角位移相对量β1通过下述公式进行计算：式中：l为平面反射镜到探测器距离；x为炮口发生的后坐位移,y和z分别为探测器敏感面上的高低线位移与水平线位移。本公开方法及系统具有如下优点：1)得到了任意射角射击工况下的炮口振动角位移测试值，它反映了炮口振动角位移的真实特性；2)传感器布置在摇架上，简化了测试过程，提高了测试效率；3)为验证火炮设计效果、开展火炮机构间隙影响火炮射击密集度规律提供了试验测试参数和方法；4)为提高我国火炮型号研制水平提供了测试方法支撑。附图说明图1是本公开一个实施例中的炮口角振动响应测试方法示意图；其中，1表示炮口制退器；2表示平面反射镜；3表示激光束；4表示探测器组件；5表示摇架，6表示角速度传感器；7表示身管；8表示炮口箍；图2-1是本公开一个实施例中的探测器组件安装座结构主视图；其中，9表示过渡板；10表示底板；图2-2是本公开一个实施例中的探测器组件安装座结构俯视图；其中，11表示左右滑槽，通透；图2-3是本公开一个实施例中的探测器组件安装座结构左视图；其中，12表示上下滑槽，通透；图3为本公开一个实施例中后坐位移x修正光程l原理示意图；其中，13表示后坐位移传感器，14表示后坐激光束，15表示反射板，16表示炮尾；图4为本公开炮口角位移测量原理示意图；其中，17表示反射激光束，18表示入射激光束，19表示激光器，20表示探测器。具体实施方式下面实施例结合附图对本公开的方法进行阐述。在一个实施例中，提供了一种炮口角振动响应测试方法，所述方法包括下述步骤：S100、安装测试组件：在炮口外表面固定一个炮口箍，炮口箍上固连一面平面反射镜，该平面反射镜面与身管轴线垂直，反射镜面向后；在火炮摇架前端正上方通过安装座连接一个探测器组件，该探测器组件采用的位移敏感元件为两维位置敏感传感器PSD，包括激光器和探测器，调整并固定探测器组件的位置，使得探测器组件中的激光器发射的激光束经炮口的平面反射镜反射后直接照射到探测器敏感面内。在火炮摇架前端正下方安装一个角速度传感器。由于角速度传感器布置在摇架上，简化了测试过程，提高了测试效率。在火炮摇架后端正上方固连一个后坐位移传感器，在炮尾正上方固连一个反射板，该反射板平面与身管轴线垂直；由于火炮身管与炮尾固连，身管相对于摇架发生前后直线运动，所以，该反射板的运动就代表了炮口的前后运动。安装后整体结构示意图如图1所示。其中，1表示炮口制退器，炮口最前端固连炮口制退器；2表示平面反射镜；3表示激光束；4表示探测器组件；5表示摇架，6表示角速度传感器；7表示身管；8表示炮口箍。所述探测器组件安装座结构示意图如图2所示，探测器组件安装座结构包括过渡板和底板。其中，9表示过渡板；10表示底板；11表示左右滑槽，通透；12表示上下滑槽，通透。过渡板前面固连探测器组件，过渡板下面固连底板，而底板与摇架上表面固连；用螺栓实现上述固连。探测器组件通过上下滑槽相对于过渡板能上下平动，过渡板通过左右滑槽相对于底板能左右平动。S200、获取摇架振动高低角位移α2和水平角位移β2，炮口振动高低角位移相对量α1和炮口振动水平角位移相对量β1，其中，所述摇架振动高低角位移α2和水平角位移β2通过角速度传感器获得。S300、利用下述公式计算炮口振动高低角位移绝对量α和水平角位移绝对量β：α＝α1+α2，β＝β1+β2。优选的，所述炮口振动高低角位移相对量α1和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种炮口角振动响应测试方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：S100、安装测试组件：在炮口外表面固定一个炮口箍，炮口箍上固连一面平面反射镜，该平面反射镜面与身管轴线垂直，反射镜面向后；在火炮摇架前端正上方通过安装座连接一个探测器组件，调整并固定探测器组件的位置，使得探测器组件中的激光器发射的激光束经炮口的平面反射镜反射后直接照射到探测器敏感面内；在火炮摇架前端正下方安装一个角速度传感器；在火炮摇架后端正上方固连一个后坐位移传感器，在炮尾正上方固连一个反射板，该反射板平面与身管轴线垂直；S200、获取角速度传感器获得的摇架振动高低角位移α2和水平角位移β2，炮口振动高低角位移相对量α1和炮口振动水平角位移相对量β1；S300、利用下述公式计算炮口振动高低角位移绝对量α和水平角位移绝对量β：α＝α1+α2，β＝β1+β2。

【技术特征摘要】
1.一种炮口角振动响应测试方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：S100、安装测试组件：在炮口外表面固定一个炮口箍，炮口箍上固连一面平面反射镜，该平面反射镜面与身管轴线垂直，反射镜面向后；在火炮摇架前端正上方通过安装座连接一个探测器组件，调整并固定探测器组件的位置，使得探测器组件中的激光器发射的激光束经炮口的平面反射镜反射后直接照射到探测器敏感面内；在火炮摇架前端正下方安装一个角速度传感器；在火炮摇架后端正上方固连一个后坐位移传感器，在炮尾正上方固连一个反射板，该反射板平面与身管轴线垂直；S200、获取摇架振动高低角位移α2和水平角位移β2，炮口振动高低角位移相对量α1和炮口振动水平角位移相对量β1；其中，所述摇架振动高低角位移α2和水平角位移β2通过角速度传感器获得；所述炮口振动高低角位移相对量α1和炮口振动水平角位移相对量β1通过下述公式进行计算：式中：l为平面反射镜到探测器距离；x为炮口发生的后坐位移,y和z分别为探测器敏感面上的高低线位移与水平线位移；S300、利用下述公式计算炮口振动高低角位移绝对量α和水平角位移绝对量β：α＝α1+α2，β＝β1+β2。2.一种炮口角振动...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兵，王宝元，权双璐，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61