【摘 要】
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建筑材料抗冲击试验中,以轻气炮为发射装置的弹丸速度是一个重要测量参数,在进行超高速撞击试验时,撞击时刻速度的准确测量是试验数据分析中的基础。激光测速法因对弹丸材质和形状没有严格要求,常用于弹丸速度的测量。传统激光弹速测量方法容易受到高温弹前激波发光和空间电磁场影响从而导致系统信噪比下降。为获取高质量的信号波形,研究和实现了一种用于轻气炮弹速测量的新型激光测速系统,通过光路与电路上的改进,提高了系统
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（11872318,51678470）；
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建筑材料抗冲击试验中,以轻气炮为发射装置的弹丸速度是一个重要测量参数,在进行超高速撞击试验时,撞击时刻速度的准确测量是试验数据分析中的基础。激光测速法因对弹丸材质和形状没有严格要求,常用于弹丸速度的测量。传统激光弹速测量方法容易受到高温弹前激波发光和空间电磁场影响从而导致系统信噪比下降。为获取高质量的信号波形,研究和实现了一种用于轻气炮弹速测量的新型激光测速系统,通过光路与电路上的改进,提高了系统抗干扰能力,并在二级轻气炮试验中对新的激光测速系统做了测试,取得了较满意的测量结果。论文主要研究内容如下:（1）综述了超高速撞击试验中使用到的发射装置以及对应的弹丸速度测量方法,梳理和分析了用于弹丸速度测量的激光测速技术研究现状,通过对激光测速系统信号特征的理论推导和仿真模拟,分析总结了传统激光测速法存在的问题。（2）针对传统激光测速系统光路结构存在的不足,改进了光路结构,理论分析了新的光路结构对激光与光纤之间耦合效率的影响,优化了光电转换放大电路并对电路噪声和带宽进行了分析与计算。场地测试结果表明,改进后的光路结构能够有效提升光耦合效率和系统抗干扰能力;（3）在分析电压比较器参数以及电路仿真的基础上,优化了电压比较电路的参考电压档位,设计并制作了连接光电转换电路与测速系统的电压比较电路。分析了弹速测量系统的功能需求,采用Qt开发工具,开发了基于ARM与Linux的抗冲击试验弹速测量系统,现场测试结果验证了测速系统的性能;（4）以西北核技术研究院的二级轻气炮为试验平台,开展了测速系统的场地测试试验,分析了测速试验中出现的问题,完善和改进了测速系统各部件的功能和性能。
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