溫槍彈道中光電靶靈敏度控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

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(1.西安工業(yè)大學(xué) 光電工程學(xué)院，西安 710021； 2.陜西省光電測(cè)試與儀器技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，西安 710021)

0 引言

光電子技術(shù)的快速發(fā)展，為器件應(yīng)用與測(cè)試儀器的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)[1]。光電靶是測(cè)試儀器中最具有代表性的一種，以光學(xué)系統(tǒng)形成靶面和器件構(gòu)成具有非接觸型的測(cè)速裝置，其工作原理是以光電傳感器相應(yīng)電靶內(nèi)部光通量的變化，將其轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬?duì)微弱的光電信號(hào)，經(jīng)過(guò)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)后，將放大的信號(hào)作為輸入電壓值，進(jìn)行幅值測(cè)試，為后續(xù)儀器提供脈沖[2]。在溫槍彈道中，由于彈道高度不同，加之實(shí)驗(yàn)的不可重復(fù)性，導(dǎo)致人們對(duì)儀器靈敏度和穩(wěn)定性要求極高，同時(shí)，實(shí)驗(yàn)環(huán)境改變和測(cè)試都具有危險(xiǎn)性，因此需時(shí)時(shí)刻刻對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控[3]。由于光電靶與其他儀器一樣，控制靈敏度與穩(wěn)定性之間存在矛盾，并容易受到炮口火光和激波等干擾因素的影響，容易出現(xiàn)電壓過(guò)飽和現(xiàn)象，經(jīng)常導(dǎo)致儀器出現(xiàn)假動(dòng)作或錯(cuò)誤動(dòng)作[4]。使用傳統(tǒng)控制系統(tǒng)存在靈敏度控制效果差、性能不穩(wěn)定等問題，無(wú)法滿足高效控制標(biāo)準(zhǔn)[5]。

針對(duì)上述存在問題以及帶來(lái)影響，對(duì)溫槍彈道中光電靶靈敏度控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)實(shí)際條件和實(shí)際干擾元素進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖，同時(shí)，單片機(jī)還要根據(jù)光電靶靈敏度和噪聲幅度值設(shè)置比較器闡值電壓。針對(duì)系統(tǒng)硬件優(yōu)化設(shè)計(jì)，需要實(shí)現(xiàn)的是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為微弱電流信號(hào)，之后再對(duì)微弱電流信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為mv級(jí)的電壓信號(hào)，之后再設(shè)計(jì)相應(yīng)的放大電路實(shí)現(xiàn)可調(diào)程控增益。在開發(fā)環(huán)境下進(jìn)行軟件部分設(shè)計(jì)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有合理性。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

在溫槍彈道中，并不是所有彈道都要求光電靶探測(cè)靈敏度越強(qiáng)越好。通常情況下，在火炮炮口進(jìn)行初始化運(yùn)作時(shí)，彈丸是比較大的，且彈道較低，如果光電靶靈敏度控制較差，那么從溫槍彈道射出的彈丸信號(hào)就會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，且在炮口處會(huì)受到火光和激波的干擾，使光電靶出現(xiàn)誤發(fā)射現(xiàn)象，影響系統(tǒng)的優(yōu)化[6]。為此，需在滿足條件的情況下，降低溫槍彈道中光電靶對(duì)火光和激波干擾的靈敏性，實(shí)現(xiàn)高校靈敏度控制。

基于此，在控制系統(tǒng)中設(shè)計(jì)高靈敏度和低靈敏度兩種工作模式，以便根據(jù)實(shí)際條件和實(shí)際干擾元素進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)原理圖

由圖1可知：當(dāng)溫槍彈道中的彈丸信號(hào)穿過(guò)光電靶面時(shí)，經(jīng)過(guò)兩級(jí)方法，對(duì)信號(hào)電路進(jìn)行調(diào)理，會(huì)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，為后續(xù)儀器提供脈沖輸出條件。為了降低系統(tǒng)在電路中出現(xiàn)的噪音，在對(duì)目標(biāo)信號(hào)傳輸時(shí)，進(jìn)入后級(jí)放大電路，并在前級(jí)加入程序控制過(guò)濾器以降級(jí)噪音干擾。濾波參數(shù)是由單片機(jī)決定的，經(jīng)過(guò)緩慢存儲(chǔ)寫入系統(tǒng)中。

針對(duì)系統(tǒng)硬件部分的優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用模糊控制方法對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，控制信號(hào)主要取決于溫槍彈道的背景亮度與噪聲干擾情況。背景亮度和噪聲干擾經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后，利用AD對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并輸入單片機(jī)，此時(shí)單片機(jī)根據(jù)選擇的靈敏度按照相應(yīng)控制規(guī)則進(jìn)行計(jì)算，并輸出，此時(shí)的輸出電壓值是控制整個(gè)系統(tǒng)電路的電壓信號(hào)[7]。同時(shí)，單片機(jī)還要根據(jù)光電靶靈敏度和噪聲幅度值設(shè)置比較器闡值電壓。針對(duì)系統(tǒng)軟件部分的優(yōu)化設(shè)計(jì)，需充分利用硬件電路中對(duì)溫槍彈道彈丸模擬信號(hào)進(jìn)行方法，同時(shí)盡量降低比較器的闡值電壓值，編寫軟件程序，促使系統(tǒng)設(shè)計(jì)的噪聲幅度值為原來(lái)的1.2倍[6]。在能夠滿足系統(tǒng)要求的同時(shí)，以光電靶穩(wěn)定性為主要參考因素，改變電路中的控制規(guī)則，使噪聲幅度值降為原來(lái)的1.5倍，方便后續(xù)對(duì)靈敏度控制設(shè)計(jì)。

2 硬件設(shè)計(jì)

針對(duì)系統(tǒng)硬件優(yōu)化設(shè)計(jì)，需從溫槍彈道中光電靶靈敏度控制角度出發(fā)，第一步需要實(shí)現(xiàn)的是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為微弱電流信號(hào)，之后再對(duì)微弱電流信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為mv級(jí)的電壓信號(hào)，之后再設(shè)計(jì)相應(yīng)的放大電路實(shí)現(xiàn)可調(diào)程控增益。

2.1 光電靶靈敏控制器設(shè)計(jì)

光電靶靈敏控制器主要是由光點(diǎn)二極管、三極管和PIN型號(hào)的光電二極管組成。所研究的光電靶，其彈丸口徑約為3.5～150 mm，速度在10～2000 m/s，射頻在1000發(fā)/min以下，坐標(biāo)精確度為±2.5 mm，靶面大小分為1 m×1 m到5 m×5 m不等。光電靶控制系統(tǒng)中的光電探測(cè)器選用的是GD3271Z十六元陣列探測(cè)器。其中包含十六個(gè)光敏二極管，邊長(zhǎng)為2.5 mm，探測(cè)面積為2.5×16 mm2，探測(cè)器總長(zhǎng)為43 mm。給出光電靶靈敏控制器硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 光電靶靈敏控制器

由圖2可知：光電二極管是基于p-n結(jié)的光電效應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)的，并在反偏光模式下設(shè)置光伏工作強(qiáng)度。在無(wú)光照工作情況下，會(huì)出現(xiàn)載流子的渡越時(shí)間和結(jié)點(diǎn)容較小現(xiàn)象發(fā)生，并且具有較寬線性輸出和較高的響應(yīng)頻率，選擇適用的高頻率調(diào)至光源信號(hào)，在二極管內(nèi)進(jìn)行控制設(shè)計(jì)。由于二極管內(nèi)空間電荷區(qū)域較寬，勢(shì)壘過(guò)大，導(dǎo)致流過(guò)的p-n結(jié)電流較小，容易形成暗流。此時(shí)的二極管被光照射時(shí)，會(huì)產(chǎn)生光生電流，光生電流會(huì)比無(wú)光照射時(shí)產(chǎn)生的電流大的多，并且光照強(qiáng)度較大，在同樣條件下所產(chǎn)生的載流越多說(shuō)明電流就越大[8]。PIN型號(hào)的二極管又被稱為快速光電二極管，工作原理與普通二極管原理一致，都是基于p-n結(jié)光電工作原理進(jìn)行的。在p型半導(dǎo)體與n型半導(dǎo)體之間摻雜了一層本征半導(dǎo)體，主要由高阻n型硅片組成，在它兩面都具有拋光屬性，同時(shí)使用歐姆接觸PIN型號(hào)光電二極管在兩面摻雜雜質(zhì)進(jìn)行擴(kuò)散。在反偏光狀態(tài)下，可承受較高電壓，這就促使靈敏控制器具有較寬輸出范圍，且PIN型號(hào)光電二極管響應(yīng)速度快、靈敏度高。

2.2 光電轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

如果直接對(duì)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，那么會(huì)存在信噪比和信號(hào)傳遞較難的問題，為此在信號(hào)輸出級(jí)中，選擇跨阻值較大的放大器對(duì)溫槍彈道中射出信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換與放大。由于放大器本身是具有電阻量綱屬性的，為此將跨足放大器作輸入信號(hào)值作為電路的輸入電流值，將輸出信號(hào)值作為電路的輸出電壓值，具有信號(hào)強(qiáng)、失真小、噪聲低、倍數(shù)放大等優(yōu)點(diǎn)[9]。選擇型號(hào)為OPA380的跨阻值放大器，可適用90 Mhz的寬帶，并且信號(hào)是在15 kHz芯片自帶的68nV噪聲下傳遞的，電路傳輸電壓不能超過(guò)6.0 V，并且滿足輸出級(jí)噪聲電流轉(zhuǎn)換成電壓的要求，電路原理設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 光電轉(zhuǎn)換電路原理圖

由圖3可知： D1型號(hào)為L(zhǎng)SSPD-PB3的光電二極管，將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)輸入OPA380的2號(hào)引腳；R1是控制電流轉(zhuǎn)換成電壓的放大倍數(shù)，一般選用10 K的電阻；C1作用為去耦電容，當(dāng)高頻噪聲信號(hào)通過(guò)跨阻放大級(jí)時(shí)，高頻噪聲信號(hào)會(huì)通過(guò)C1直接通過(guò)放大器，防止放大器對(duì)噪聲進(jìn)行放大。

根據(jù)以上步驟，選用十六元陣列的光電探測(cè)器，PIN型號(hào)光電二極管設(shè)計(jì)光電靶靈敏度控制器，并采用OPA380跨阻值放大器，15 kHz芯片設(shè)計(jì)光電轉(zhuǎn)換電路，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為微弱電流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)微弱電流信號(hào)的轉(zhuǎn)換。二極管中光電信號(hào)響應(yīng)速度快、靈敏度高，能夠有效提升硬件的控制精度和控制速率，由此完成了溫槍彈道中光電靶靈敏度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。

3 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件部分的優(yōu)化設(shè)計(jì)是在一種程序開發(fā)環(huán)境下進(jìn)行的，運(yùn)行程序類似于BASIC運(yùn)行環(huán)境，但是系統(tǒng)軟件部分程序語(yǔ)言設(shè)計(jì)與其他計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言是有顯著區(qū)別的，其他計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言采用的是基于文本語(yǔ)言而產(chǎn)生相關(guān)代碼，而系統(tǒng)軟件使用的是圖形化的語(yǔ)言編輯程序，因此產(chǎn)生的程序也是具有框圖形式的。溫槍彈道中光電靶靈敏度控制系統(tǒng)軟件優(yōu)化是NI平臺(tái)設(shè)計(jì)的核心部分，也是優(yōu)化環(huán)境或者控制系統(tǒng)的理想選擇形式[10]。因此，選擇基于優(yōu)化環(huán)境下的軟件程序開發(fā)板來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件編程。軟件編程的基本流程如下所示：

1)獲取失真波形，采用A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，同時(shí)利用計(jì)數(shù)器開始計(jì)算采集時(shí)間；

2)將AD采集的信號(hào)還原成未處理的信號(hào)；

3)經(jīng)過(guò)計(jì)算，可得出采樣個(gè)點(diǎn)的斜率；

4)比較采樣點(diǎn)斜率大小，找出斜率最大且時(shí)間最小點(diǎn)；

5)將斜率最大且時(shí)間最小點(diǎn)斜率計(jì)算出來(lái)，并輸出；

6)輸入斜率對(duì)應(yīng)橫坐標(biāo)值，獲取理論波形；

7)輸出理論波形縱坐標(biāo)值；

8)計(jì)算此時(shí)理論波形對(duì)應(yīng)的斜率；

9)利用輸出值與失真波形對(duì)應(yīng)電壓增益值和對(duì)應(yīng)點(diǎn)斜率，計(jì)算出理論波形所對(duì)應(yīng)的電壓增益方法倍數(shù)；

10)計(jì)算電壓放大倍數(shù)所對(duì)應(yīng)的增益控制端電壓值，并在DA輸出控制端輸出此時(shí)的電壓值。

給出控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程如圖4所示。

圖4 控制系統(tǒng)軟件涉及流程圖

對(duì)于彈形波形斬波失真度研究，提出利用失真波形拐點(diǎn)處斜率值和理論波形對(duì)應(yīng)該點(diǎn)處的斜率值關(guān)系，來(lái)實(shí)現(xiàn)電路電壓增益的調(diào)節(jié)。首先通過(guò)簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)推導(dǎo)來(lái)得出彈形波形斬波失真度算法。假設(shè)電路中未經(jīng)放大的原始信號(hào)如圖4(a)所示，將原始信號(hào)放大n倍后失真波形如圖4(b)所示，拐點(diǎn)坐標(biāo)為(t0,V0)：

圖4 信號(hào)失真波形

由圖4可得，失真點(diǎn)對(duì)應(yīng)的拐點(diǎn)坐標(biāo)是(t0,V0)。假設(shè)將圖(a)中t0對(duì)應(yīng)的電壓值放大2倍，即為V1，此時(shí)對(duì)應(yīng)圖(b)中拐點(diǎn)坐標(biāo)是(t0,V1)，原始信號(hào)對(duì)應(yīng)t0的電壓值是v原。則此時(shí)，v1=2v原，v0=nv原,失真波形拐點(diǎn)處對(duì)應(yīng)斜率值是：k失=v0/t0，放大倍數(shù)為n;放大兩倍時(shí)對(duì)應(yīng)拐點(diǎn)處斜率值是：k2=v1/t0，放大倍數(shù)為2，由此可獲得結(jié)論斜率之比即放大倍數(shù)之比，如公式(1)所示：

(1)

由公式(1)可得出：當(dāng)進(jìn)行靶場(chǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，第一發(fā)溫槍彈電路的增益是已知的，失真波形拐點(diǎn)處的斜率已知，理論波形對(duì)應(yīng)拐點(diǎn)處的斜率已知，通過(guò)上述推導(dǎo)可以得出理論波形對(duì)應(yīng)的增益值，從而可以得出電壓增益電路需要調(diào)整的增益，達(dá)到減小測(cè)試誤差目的。

選擇STM32F407ZGT6型號(hào)芯片，該芯片主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：最多可測(cè)量23個(gè)通道，由21個(gè)外部通道源和2個(gè)內(nèi)部信號(hào)源組成；單個(gè)芯片最大采樣率為1 MHz，支持單次、連續(xù)、掃描或者間斷交替方式；12位逐次逼近型數(shù)模轉(zhuǎn)換器[11]。軟件程序設(shè)計(jì)是要求斜率值盡量精確，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果更加具有合理性，但是經(jīng)過(guò)AD采集到的數(shù)據(jù)是一系列離散的數(shù)字點(diǎn)，無(wú)法滿足該要求，為此，需對(duì)經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行還原。設(shè)計(jì)電路時(shí)，由于需要相應(yīng)的匹配，因此對(duì)AD603輸出失真波形進(jìn)行了同等比例縮小，可先將AD采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行還原，經(jīng)過(guò)還原后的失真波形對(duì)應(yīng)原始波形進(jìn)行電壓值測(cè)定。計(jì)算失真波形拐點(diǎn)為斜率最大值點(diǎn)，并對(duì)每一個(gè)采樣點(diǎn)斜率計(jì)算，將他們存入到一個(gè)數(shù)組里面，在數(shù)組中求得對(duì)應(yīng)斜率最大值點(diǎn)，之后找出斜率最大值點(diǎn)對(duì)應(yīng)橫坐標(biāo)，生成波形，求得理論波形對(duì)應(yīng)拐點(diǎn)處斜率值。給定失真波形放大倍數(shù)，根據(jù)前面推導(dǎo)關(guān)系式，得到理論波形對(duì)應(yīng)的放大倍數(shù)，以此為基礎(chǔ)計(jì)算對(duì)應(yīng)程控放大電路控制端電壓值。由于輸入兩個(gè)波形是相同的，輸出的失真波形倍數(shù)與理論波形應(yīng)該也是相同的,根據(jù)計(jì)算器計(jì)算，與輸出程序一致，那么可說(shuō)明程序編寫正確，完成軟件部分設(shè)計(jì)。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為了驗(yàn)證溫槍彈道中光電靶靈敏度控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的合理性，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。設(shè)置主要參數(shù)如表1所示。

表1 參數(shù)設(shè)置

4.1 結(jié)果分析

按照溫槍彈道中發(fā)射出的彈丸信號(hào)屬性，進(jìn)行相應(yīng)光電靶靈敏度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，利用信號(hào)發(fā)射所提供的電壓和頻率正弦信號(hào)，對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行驗(yàn)證。不同頻率下光電靶靈敏度變化特性如表2所示。

表2 不同頻率下光電靶靈敏度變化幅值

根據(jù)表2不同頻率下光電靶靈敏度變化幅值可知，在1～4 kHz范圍內(nèi)，波形并沒有出現(xiàn)較大幅度變化；但是從5 kHz開始，靈敏度幅值逐漸下降，最低達(dá)到了0.25 V，衰減了75%。為了控制幅值處于穩(wěn)定狀態(tài)，設(shè)計(jì)了上述系統(tǒng)，將改進(jìn)系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠性，如圖5所示。

圖5 兩種系統(tǒng)控制性能對(duì)比結(jié)果

由圖5可知：采用傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)溫槍彈道中光電靶靈敏度進(jìn)行控制時(shí)，無(wú)法有效控制光電靶靈敏度，呈逐漸下降趨勢(shì)。當(dāng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間為1 s時(shí)，是幅值最高值2.25 V，當(dāng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間為3.5 s到5 s時(shí)，幅值保持恒定為1.50 V，當(dāng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間為5 s時(shí)，幅值再次下降，最終降至0.25 V；改進(jìn)系統(tǒng)對(duì)溫槍彈道中光電靶靈敏度進(jìn)行控制，整體呈下降趨勢(shì)。當(dāng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間為1 s時(shí)，是幅值最高值2.25 V，當(dāng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間為2 s到5 s時(shí)，幅值保持恒定為2.00 V，當(dāng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間為5 s到7 s時(shí)，幅值大幅度下降，最終降至1.00 V，從7 s開始，幅值保持恒定值為1.00 V。對(duì)比傳統(tǒng)系統(tǒng)和改進(jìn)系統(tǒng)的幅值，改進(jìn)系統(tǒng)隨著靈敏度頻率發(fā)生變化，逐漸穩(wěn)定在一定數(shù)值范圍內(nèi)，可以有效控制光電靶靈敏度。

應(yīng)用傳統(tǒng)控制系統(tǒng)，固定比較器電壓值，不同光照條件下，測(cè)量彈丸在溫槍彈道下信號(hào)幅值和噪聲幅值，收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 傳統(tǒng)控制條件下靈敏度幅值

在較低靈敏度條件下，采用改進(jìn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)控制后，彈丸在溫槍彈道下，不同亮度的靈敏度幅值如表4所示。

表4 改進(jìn)系統(tǒng)控制條件下靈敏度幅值

由表3、表4可得，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)靈敏度幅值、噪聲幅值隨著相對(duì)亮度的增加，大幅度上升，靈敏度幅值最大值達(dá)到了3.39 V，噪聲幅值最大達(dá)到2.05 V，且相對(duì)亮度每增加5%，靈敏度幅值平均上升0.5 V，噪聲幅值平均上升0.4 V。改進(jìn)控制系統(tǒng)靈敏度幅值、噪聲幅值隨著相對(duì)亮度的增加，基本保持穩(wěn)定狀態(tài)。靈敏度幅值的平均值約為3.50 V，噪聲幅值約為1.70 V。對(duì)比傳統(tǒng)控制系統(tǒng)和改進(jìn)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用改進(jìn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)控制后，對(duì)電路進(jìn)行了增益，根據(jù)當(dāng)前亮度來(lái)改變放大倍數(shù)，使光電靶范圍擴(kuò)大。在同種彈丸，相同彈道高度的情況下，使脈沖輸出更加穩(wěn)定。

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：采用傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)溫槍彈道中光電靶靈敏度進(jìn)行控制時(shí)，無(wú)法有效控制光電靶靈敏度，光電靶的靈敏度呈逐漸下降趨勢(shì)，即使固定了比較器電壓值，靈敏度也不受控制；而改進(jìn)系統(tǒng)隨著靈敏度頻率發(fā)生變化，逐漸穩(wěn)定在一定數(shù)值范圍內(nèi)，可以有效控制光電靶靈敏度，并在較低靈敏度條件下，脈沖輸出更為穩(wěn)定。由此可知，優(yōu)化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)控制效果更好，穩(wěn)定性更強(qiáng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)上述內(nèi)容，電路設(shè)計(jì)完成功能模塊的設(shè)計(jì)與仿真，在搭建初期，利用基礎(chǔ)萬(wàn)能板對(duì)理論電路進(jìn)行初步驗(yàn)證，而程序優(yōu)化設(shè)計(jì)則是利用萬(wàn)能板搭建基礎(chǔ)電路，并進(jìn)行基礎(chǔ)調(diào)試，在輸入信號(hào)源上采用mv級(jí)電壓信號(hào)，并在不同信號(hào)頻率下，對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行驗(yàn)證。

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果可知，改進(jìn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是合理的，采用傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)溫槍彈道中光電靶靈敏度進(jìn)行控制，無(wú)法有效控制光電靶靈敏度，且穩(wěn)定性較差；而改進(jìn)系統(tǒng)隨著靈敏度頻率的變化，能夠有效控制光電靶的靈敏度，并在較低靈敏度條件下，使脈沖輸出更為穩(wěn)定。改進(jìn)系統(tǒng)不但提高了對(duì)光電靶靈敏度的控制能力，同時(shí)也大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫槍彈道中光電靶靈敏度高效、穩(wěn)定控制的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 田 會(huì), 倪晉平, 焦明星. 拋物線彈道彈丸飛行參數(shù)測(cè)量模型與精度分析[J]. 儀器儀表學(xué)報(bào), 2016, 37(1):67-74.

[2] 張恩東, 李 焱, 張玉東,等. 速度前饋補(bǔ)償?shù)呐炤d光電設(shè)備伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 電光與控制, 2016, 25(7):59-63.

[3] 何凱平, 徐 達(dá), 熊 偉,等. 激光靶海量通道信號(hào)模塊化并行采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 激光技術(shù), 2016, 40(6):810-813.

[4] 翟長(zhǎng)遠(yuǎn), 楊 碩, 張 波,等. 支持故障報(bào)警的果園對(duì)靶變量排肥系統(tǒng)[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2015, 46(10):16-23.

[5] 田 會(huì), 魏 鑫. 光幕靶探測(cè)靈敏度與響應(yīng)時(shí)間測(cè)量方法[J]. 工具技術(shù), 2017, 51(9):128-131.

[6] 周俊鵬, 李 焱, 年 輪,等. 艦載光電伺服設(shè)備的設(shè)計(jì)[J]. 電光與控制, 2015, 25 (12):88-92.

[7] 田 會(huì), 魏 鑫. 光幕靶探測(cè)靈敏度與響應(yīng)時(shí)間測(cè)量方法[J]. 工具技術(shù), 2017, 30 (9):128-131.

[8] 鞏稼民, 郭 濤, 孫宇航,等. 一種新型紅外靶標(biāo)的設(shè)計(jì)[J]. 半導(dǎo)體光電, 2015, 36(5):804-807.

[9] 薛瑩潔, 陳海峰. 磁控濺射鍍膜中鈦靶冷卻系統(tǒng)的仿真與優(yōu)化[J]. 鈦工業(yè)進(jìn)展, 2017, 34(2):38-44.

[10] 陳 瑞, 倪晉平. 基于正交試驗(yàn)的光電立靶光幕陣列結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法[J]. 兵工學(xué)報(bào), 2017, 30 (11):28-34.

[11] 黃 雷, 張曉發(fā), 袁乃昌. S波段寬帶低噪聲放大器的設(shè)計(jì)[J]. 電子設(shè)計(jì)工程, 2017, 25(15):158-161.