[发明专利]一种炮口角振动响应测试方法及系统

说明书

技术领域

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。

背景技术

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。

发明内容

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，