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

1測量系統(tǒng)工作原理

1．1彈道參數(shù)測量方案

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

1．2初速的測量

利用差壓傳感器獲取彈道初始段的彈丸所受動壓，得到一組彈丸飛行時間和動壓數(shù)據(jù)。通過單片機進行多項式擬合。

2測量系統(tǒng)設(shè)計

2．1測量系統(tǒng)組成與工作原理

本文設(shè)計了以C8051F352單片機為核心的彈道參數(shù)測量系統(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壓和靜壓，并分別將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號。經(jīng)信號調(diào)理電路，對差壓、絕壓傳感器的輸出信號進行濾波和放大。A/D轉(zhuǎn)換器將經(jīng)過調(diào)理電路后的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，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，解算出測量的動壓和靜壓，進而得到初速和射角。

2．2測量系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

2．2．1壓力傳感器

本設(shè)計選用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)高等特點非常適用于飛行速度測量需求。

2．2．2信號調(diào)理電路

經(jīng)仿真分析可知，在0～1．5s內(nèi)，動壓在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范圍為0．73～26．12mV。絕壓傳感器的輸出電壓信號范圍為45．90～48．99mV。為使其滿足后面A/D轉(zhuǎn)換器的輸入要求，必須對該信號進行放大調(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。

2．2．3A/D轉(zhuǎn)換器

本系統(tǒng)采用的單片機C8051F352含有16位的A/D轉(zhuǎn)換器，共有8個模擬輸入通道，動壓和靜壓傳感器輸出信號經(jīng)信號調(diào)理電路后，分別接到單片機的兩個模擬輸入通道。C8051F352的可編程轉(zhuǎn)換速率達到1ksps，CPU系統(tǒng)時鐘為50MHz，因此，動壓和靜壓的采樣時差約為1ms。即使當迫擊炮彈速度達300m/s時，1ms的時間迫擊炮彈運動距離也僅為0．3m。相對于整個彈道，可以認為動壓和靜壓的值是在一個點上進行采樣得到的。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)計中的解算控制單元采用Cygnal公司的C8051F352單片機。該單片機采用32管腳的LQFP封裝，具有高速度、高性能、高集成等特點，并能與8051單片機兼容。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測量系統(tǒng)軟件程序設(shè)計

本系統(tǒng)的軟件主要包括3個部分: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軟硬件系統(tǒng)的工作流程，保證系統(tǒng)正常運行。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實驗測試

在實驗室條件下，利用本系統(tǒng)對某型號迫擊炮彈，不同初速和射角范圍條件下的射擊，進行了半實物仿真實驗利用該系統(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，相對誤差不超過0．07%，說明測量系統(tǒng)具有較高的準確性，達到了預期的設(shè)計要求。

4結(jié)論

本文設(shè)計了一種基于C8051F352單片機的彈道參數(shù)測量系統(tǒng)，利用差壓傳感器和絕壓傳感器采集彈丸所受的動壓和靜壓數(shù)據(jù)，經(jīng)單片機對采集數(shù)據(jù)的處理，解算出初速和射角。對測量系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計進行了詳細描述。在實驗室條件下，進行了測試實驗。測試結(jié)果表明:該系統(tǒng)測量精度高，滿足彈道辨識的精度要求。與其他彈道參數(shù)測量系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)具有測量精度高，解算速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單等特點，適合實際工程應(yīng)用。

作者:李亞楠王金柱馬繼存孫文理單位:軍械工程學院