用于脉冲X光机的自动跟踪插件及自动跟踪方法技术

本发明专利技术涉及一种用于脉冲Ｘ光机中的自动跟踪插件及方法。该自动跟踪插件的组成包括：两路光电隔离电路的输出端分别与可逆１００００计数器的正计数门电路和减计数门电路连接，可逆１００００计数器的计０输出端与放大器和自动复０电路的输入端连接。自动复０电路的输出端与可逆１００００计数器的复０端相连接。１Ｍ晶振电路的输出与可逆１００００计数器的门电路相连。该方法用两个测速靶代替传统的一个触发靶，在脉冲Ｘ光机的同步机前加装自动跟踪插件，利用这种方法可以抓拍高速运动物体任一运动位置的运动姿态。自动跟踪插件利用可逆１００００计数器既可以正计数，又可以减计数的特性，令其减计数等于通过测速靶测到的正计数，使脉冲Ｘ光机达到准确自动跟踪拍照的目的。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高能高速摄影机用的自动跟踪插件及跟踪方法，具体地说，是涉及一种用于观察爆炸现象的脉冲X光机中的自动跟踪插件及自动跟踪方法。尽管脉冲X光机配备有同步控制装置，但是，它对速度失控的高速运动物体仍无能为力。由上述X光机同步机的预置延迟时间T＝S/V可知，摄影时，一但枪弹的速度v不为予定值，X光机同步机的预置延迟时间T即会随之变化，导致同步失控，脉冲X光机就拍摄不到枪弹正好着靶的瞬间影象。目前，国外产品的同步控制装置均无自动跟踪功能。本专利技术的目的是这样实现的本专利技术的用于脉冲X光机的自动跟踪插件的结构框图如图3所示，虚线内为自动跟踪插件。该用于脉冲X光机的自动跟踪插件的组成包括两路光电隔离电路，一个1M晶振电路、一个可逆10000计数器、一个自动复0电路和一个放大器；其中两路光电隔离电路的输出端分别与可逆10000计数器的正计数门电路和减计数门电路连接，可逆10000计数器的计0输出端与放大器和自动复0电路的输入端连接。自动复0电路的输出端与可逆10000计数器的复0端相连接。1M晶振电路的输出与可逆10000计数器的门电路相连。具体工作过程是可逆10000计数器初始状态为0，子弹飞行时先碰到A靶，A靶的触发信号经过光电隔离电路打开可逆10000计数器的加计数门，1M晶振脉冲进入可逆10000计数器，它开始正计数。当子弹飞行碰到B靶时，B靶的触发信号经过光电隔离电路关闭可逆10000计数器的加计数门，同时打开它的减计数门，可逆10000计数器开始负计数。当可逆10000计数器负计数到0时输出一个脉冲信号“0出”，此信号经放大电路放大后触发X光机同步机，X光机同步机启动脉冲X光机出光。与此同时，脉冲信号“0出”，经自动复0电路使可逆10000计数器停止计数，可逆10000计数器复位至初始0状态，等待下一次工作触发。所述的光电隔离电路每一路光电隔离电路由一个光电耦合器6N136和电阻、电容组成，光电耦合器6N136的原、副边没有电的连接，只有光的耦合。所述的1M晶振电路1M晶振电路由两块与非门电路IC15和IC16与10MHZ晶体震荡器、C2、R5、C3组成10MHZ晶振电路，经十进计数器74LS160分频产生1MHZ晶振计数脉冲。所述的可逆10000计数器可逆10000计数器由加、减计数的门电路、可逆10000计数电路组成。IC17、IC20是双D触发器，IC18、IC19是与门，IC21-IC24、IC27-IC32是与非门，它们共同组成10000计数器加、减计数的门电路。IC1-IC4为四块可逆十进计数器，由它们串接组成可逆10000计数器。所述的自动复0电路自动复0电路由与非门IC5-IC12共同组成。所述的放大器放大器由可控硅K、栅极限流电阻R2、加速电容C1和阴极输出电阻R4组成。所述的其他辅助电路其他辅助电路有5V电源电路、50V电源电路和状态显示电路。5V电源电路由变压器T2整流管D1、D2、滤波电容C12、和5V稳压集成电路IC13组成。50V电源电路由R13、R14、C7、C8和三极管BD201、变压器T1组成振荡器，其输出的高频振荡信号经二极管IN4005整流、C9滤波后获得50V直流电压，供可控硅触发输出之用。状态显示电路由LED-1和LED-2LED-1发绿光，LED-2发红光(以上的电路如图4中所示)。本专利技术用于脉冲X光机的自动跟踪方法在原设备控制柜的X光机同步机前安装本专利技术的自动跟踪插件，用测速靶A和测速靶B代替传统的测速靶A，利用自动跟踪插件内的可逆计数器可以加、减计数的特性，让来自测速靶A和测速靶B的触发信号分别使自动跟踪插件内的可逆计数器加计数和减计数，并在逻辑上保证加计数等于减计数，即可达到脉冲X光摄影中的自动跟踪目的。该方法进行自动跟踪的具体步骤如下(如图2所示)(1)首先在触发靶p前设置测速靶A和测速靶B，并使测速靶A到测速靶B的距离S1和测速靶B到触发靶p的距离S2相等。假设子弹的速度V在实验范围内不变，则有V＝S1/T1＝S2/T2其中T1是子弹飞过距离S1所需时间，T2是枪弹飞过距离S2所需时间。由于S1＝S2，所以T1＝T2。即子弹飞过距离S1的时间T1和枪弹飞过距离S2的时间T2相等。(2)测定T1枪弹飞行时首先碰到测速靶A，测速靶A就发出触发信号给自动跟踪插件，自动跟踪插件内的可逆计数器从零开始正记数(即1、2、3、......N)。子弹继续飞行碰到测速靶B时，测速靶B发出触发信号给自动跟踪插件，自动跟踪插件内的可逆计数器停止正记数。假设此时可逆计数器计数值为N，由于计数脉冲的周期为1微秒，所以自动跟踪插件就测定了枪弹飞过S1的时间为N微秒。(3)在T＝2×T1时刻拍摄到子弹着靶瞬间的X光照片枪弹继续飞行碰到测速靶B时，测速靶B发出触发信号给自动跟踪插件，自动跟踪插件内的可逆计数器停止正记数，并同时开始减计数(即N......3、2、1)。当自动跟踪插件内的可逆计数器减计数到零时(从A靶开始算，正好过了2×N微秒)，自动跟踪插件输出一个触发信号给X光机同步机，X光机同步机(X光机同步机预置延迟时间为0)则马上输出一个触发信号给X光机，X光机被启动出X光。由于S1＝S2，枪弹的速度V不变，所以此时枪弹刚好飞到触发P靶表面，X光机被启动出的X光就在X光底片上留下了枪弹到达触发P靶的影象。由此可见，采用用于脉冲X光机的自动跟踪插件及自动跟踪方法以后，自动跟踪插件能测量T1，并在T＝2×T1时刻输出触发信号，启动X光机出光摄影，摄影的完成与子弹发射出口速度V无关，保证了摄影的同步自动跟踪。本专利技术的优点在于(1)测速靶通过两路光电隔离电路输入，光电隔离电路由光电偶合器6N136加电阻、电容组成，其输入端采用脉冲供电回路保证触发信号能产生强电脉冲。从而保证了自动跟踪插件具有极强的抗电磁干扰的性能。(2)自动跟踪插件采用小功率可控硅K输出，既可保证极高的输出速度，又可保证输出较高的电压和功率，以便触发脉冲X光机同步机。(3)自动跟踪插件输出的50V电压靠高频振荡电路产生和供给。大大减小了50V电压源的体积，使自动跟踪插件可以做得更小，以便插入脉冲X光机的控制柜中。(4)10000计数器的自动复0电路，保证了自动跟踪插件开始工作以后不用人工复位，总处于等待工作状态。(5)本专利技术的能自动跟踪高速运动的物体，准确控制脉冲X光机捕捉高速运动的物体进行闪光拍照。可以随心所欲抓拍到高速运动物体某一时刻的运动状态的X光照片，而不管高速运动物体的初始速度如何。可逆10000计数器及其门电路保证减计数等于加计数，从而达到同步的自动跟踪。测速靶A到测速靶B的距离-S1测速靶B到触发靶P的距离S2测速靶A到测速靶B的距离-S IC17、IC20是双D触发器，IC18、IC19是与门，IC11、IC21-IC24、IC27-IC32是与非门，它们共同组成10000计数器加、减计数的门电路。IC15和IC16是两块与非门电路，与10MHZ晶体震荡器、C2、R5、C3共同组成10MHZ晶振电路，由IC15的第六脚输出的10MHZ晶振脉冲经十进计数器IC14分频产生1MHZ晶振计数脉冲，由IC14的第12脚输出。当图3中的A靶触发时，图4中的靶1短路，C5通过光电耦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于脉冲Ｘ光机的自动跟踪插件，其特征在于：它包括：两路光电隔离电路，一个１Ｍ晶振电路、一个可逆１００００计数器、一个自动复０电路和一个放大器；其中两路光电隔离电路的输出端分别与可逆１００００计数器的正计数门电路和减计数门电路连接，可逆１００００计数器的计０输出端与放大器和自动复０电路的输入端连接；自动复０电路的输出端与可逆１００００计数器的复０端相连接；１Ｍ晶振电路的输出与可逆１００００计数器的门电路相连。所述的光电隔离电路：每一路光电隔离电路由一个光电耦合器６Ｎ１３ ６和电阻、电容组成，光电耦合器６Ｎ１３６的原、副边没有电的连接，只有光的耦合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨业敏，丁雁生，陈力，张泰华，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]