Фотоэлектронная блокировка

Ф

Рис. 5. 7.Фотоэлектронная блокировка ФЭБ-4СМ.

отоэлектронная блокировка представляет собой совокупность источников света (светодиодов) и приемников светового излучения (фотодиодов). Пролетающий контрольную плоскость снаряд затеняет часть фотодиодов, что приводит к импульсному изменению тока в цепях фотодиодов, что фиксируется баллистическим хронометром.

На рисунке 5.7 представлена фотоэлектронная блокировка, выпускаемая СКБ измерительной аппаратуры (г. Нижний Тагил). Причем система ФЭБ-7 имеет жесткую раму, а контрольные плоскости системы ФЭБ‑4СМ могут располагаться на произвольном расстоянии. Фотоэлектронная блокировка ФЭБ-4СМ позволяет измерять скорости снарядов калибра 30 мм и более в диапазоне от 650 до 2000 м/с, а блокировка ФЭБ-7 предназначена для измерения скоростей малокалиберных снарядов (до 50 мм) и пуль калибром более 5 мм в диапазоне от 50 до 1000 м/с.

Один из современных вариантов фотоэлектронной блокировки для пуль и дроби описан ниже.

ЭЛЕКТРОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ПУЛЬ И ДРОБИ

«ПОЛЕТ ИС - 01»

Радиолокационная блокировка

Все рассмотренные выше контактные и бесконтактные блокировки фиксируют время пролета определенного участка траектории с последующим вычислением средней скорости на этом участке. Для измерения мгновенных значений скорости в любой точке траектории используют различные локационные системы.

Радиолокация работает только в области «геометрической оптики», где выполняется: λ<L, ( (4 ÷ 5)λ≤L) , гдеL–размер обьекта локации (снаряда), λ=c/f₀– длина электромагнитной волны, излучаемой передатчиком,f₀– частота сигнала передатчика;

Определение расстояния до обьектаосновано:

• На использовании сверхкоротких импульсов, излучаемых передатчиком,

• На измерении интервала времени между излучением и приемом импульса электромагнитного поля.

Определение скорости обьекта основано на эффекте Доплерас использованием гетеродинного приема, или эффекта интерференции.

При измерении начальной скорости снарядов и пуль наибольшее распространение получилибаллистические радиолокационные станцииирадиоинтерферометры. Оба вида радиолокационных измерителей скорости используют в своей работе эффект Доплера, заключающийся в изменении частоты сигнала, отраженного от движущегося объекта. Если предположить, что приемная и передающая антенна расположены в одной точке (в большинстве радиолокационных комплексов приемная и передающая антенна совмещены), то частота отраженного от летящего снаряда электромагнитного излучения будет определяться выражением³:

, 5.1

где f₀ – частота сигнала передатчика;V – скорость снаряда;

 - угол между вектором скорости и линией визирования (см. рис. 5.9).

Рис. 5. 8.

Радиолокационная блокировка.

Радиолокационные баллистические станцииотличаются от радиоинтерферометров методом выделения сигнала с частотой Доплера, несущего информацию о текущем значении скорости снаряда:

5.2

В радиолокационных станций для этой цели применяется гетеродинный или супергетеродинный прием.

РАДИОЛОКАЦИОННАЯ БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ

СТАНЦИЯ использует принцип гетеродинного приема

[A1 cos(2πf0 t) + A2 cos(2π(f0 – fД)t)]² = [A₁ cos(2πf0 t)]² +

+[A₂ cos(2π(f₀ – f_Д)t)]² + 2A₁ A₂ cos(2πf₀ t) cos(2π(f₀ – f_Д)t)

Как результат:Слабый сигнал усиливается.

Идеальный смеситель осуществляет перемножение принимаемого и излучаемого сигнала с образованием сигналов на суммарной и разностной частоте:

5.3

В результате выделяется сигнал с доплеровской частотой. Посредством фильтрации (ФНЧ) выделяется низкочастотная (допплеровская) часть сигнала. После этого сигнал с частотой Доплера автоматически обрабатывается с целью получения значения скорости снаряда или регистрируется для последующего анализа.

Станция АБС – 1Миспользует принципсупергетеродинного приема,который позволяет уменьшить частоту принятого сигнала, что позволяет эффективно обрабатывать его. Для этого вводится генератор-гетеродин с частотойfg, после чего этот сигнал смешивается с принимаемым на нелинейном (квадратичном) элементе. Как результат, приходим к формулам:

[A1cos(2πfgt) +A2cos(2π(f0 –fД)t)]2 = [A1cos(2πfgt)]2 +

+[A2 cos(2π(f0 – fД)t)]2 + 2A1 A2 cos(2πfg t) cos(2π(f0 – fД)t)

Последний член позволяет выделить составляющие с низкой промежуточной частотой fпч =f0 -fg:

cos(2πfg t) cos(2π(f0 – fД)t)=cos(2p(fg+f0 –fД))+cos(2p(fпч –fД))

Выводы для супергетеродинного приема:

• Слабый сигнал усиливается посредством гетеродина.

• Выделяется сигнал с разностной частотой ( fпч –fД ).

Одним из наиболее распространенных доплеровских измерителей начальной скорости является артиллерийская баллистическая станция АБС-1М, которая измеряет время пролета снарядом двух измерительных баз длиной 2 метра. По этим двум отсчетам с помощью таблиц находится скорость, приведенную к дульному срезу (описание АБС-1М дано в приложении 1).

В радиоинтерферометрахпроисходил сложение излучаемого и принимаемого сигналов на общей нагрузке с получением амплитудно-модулированного сигнала (рис. 5.10):

5.4

После этого, сигнал в радиоинтерферометрах поступает на амплитудный детектор, с выхода которого снимается сигнал, соответствующий огибающей. В спектре этого сигнала содержится составляющая с частотой Доплера, которая выделяется с помощью системы фильтров.

Рис. 5. 9. Сигнал на входе амплитудного детектора.

После этого сигнал с частотой Доплера автоматически обрабатывается с целью получения значения скорости снаряда или регистрируется для последующего анализа.

Рис. 5. 10. Баллистическая станция "Луч-83".

Более современные специализированные комплексы, выпускаемые СКБ измерительной аппаратуры, включают в свой состав ЭВМ для полной автоматизации обработки результатов измерений. При этом эти системы выдают не только значение скорости снаряда или пули, но и рад дополнительных параметров. Так радиолокационная баллистическая станция измерения скорости на траектории «Луч-83», показанная на рисунке 5.10, выдает (помимо начальной скорости) траекторную скорость, координаты в вертикальной плоскости, угол наклона траектории и значение коэффициента лобового сопротивления снарядов и пуль калибра более 5,3 мм.

Радиоинтерферометр «Ариэль-7», выпускаемый тем же СКБ измерительной аппаратуры, позволяет получать зависимости путь-время, скорость-время и ускорение-время для объектов диаметром 7,62 – 203 мм.