破片速度的测量国内外研究现状

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现阶段破片速度的测量大多应用固定距离检测时间的方法进行测量，主要分为非接触式和接触式两种。1）非接触式测量破片速度的非接触式测量有以下几种方法：线圈靶、天幕靶、光幕靶以及高速摄影法等【2】。42909

① 线圈靶：线圈靶是一种基于电磁感应原理制作的区截装置。因此要求被测运动体必须是导磁体，线圈靶分为感应式线圈靶和励磁式线圈靶两种。前者需将待测运动体事先磁化，当运动体穿过线圈靶时，造成线圈的磁通量变化，在线圈内产生感应电动势，形成区截信号。后者有两组线圈，当被测运动体穿过线圈时，感应线圈的磁通量发生变化，产生感应电动势，形成区截信号。

② 天幕靶：天幕靶也称光探测器，是一种自身系统不配备光源的光电靶。天幕靶是一种在外场试验中使用的区截装置，在室内使用则需要对其配备稳定的光源。天幕靶的区截面积虽然较大，但是它对天空的亮度有一定的要求，天幕靶自身不存在靶面，架设时需要依赖于瞄准进行靶面定位。天幕靶测速原理如图1.1所示。

天幕靶测速原理图

图1.1 天幕靶测速原理图

③ 光幕靶：其基本工作原理是光源发出的光经光学装置转换成所需的光幕，当弹丸穿过光幕时挡住了光幕的部分光线使得光通量发生变化。光电转换装置将此变化转换成电信号进行放大、滤波、整形，形成脉冲信号作为计时仪的触发信号。光幕靶测速系统如图1.2所示。

光幕靶测速系统组成

④ 高速摄影法：该方法采用高速摄相机拍摄从爆破开始到弹片抵达靶面的整个过程，再根据回看保存的录像算出速度。高速摄影法测速示意如图1.3所示。高速摄影法具有很高的测量精度，不仅能测量破片速度，而且能记录破片的弹道（在运动过程中的飞行轨道），有助于对破片的运动特性进行研究，但在仪器设备的设置安装和处理数据时很复杂，它的分辨率不高，且价格高，实验成本高。

高速摄影法示意图

2）接触式测量法

破片速度的接触式测量主要有网靶法和铝箔靶法两种【3】。

① 网靶法：在破片的初速测量中是一种相对成熟的方法。网靶法是指利用铜丝或铜箔制作成网状靶拦截破片从而获取破片飞行时间的一种方法。网靶法的优点为：方法简便、成本低廉、结果可靠。但是一个网靶只能使用一次，再同时需要重新接靶线或修补靶纸。

② 铝箔靶法：铝箔靶法与网靶法类似，用铝箔制作成靶面，中间夹一层很薄的绝缘材质构成。铝箔靶成本低廉，在破片速度测试中，多为一次消耗品，但可以保证一定的测速精度。论文网

综上所述，与单个弹丸不同的是，战斗部在爆炸后产生的破片数量多、大小形状不一致、速度差异也很大，飞行轨迹无法控制，往往测量时需布设十几到数十个测量点，这使得其很难通过光幕靶、天幕靶、高速摄影法等进行测量，再加上破片群飞行方向难以控制，极有可能损坏这些价格昂贵的仪器，另外这些设备在试验现场布置等也存在困难。所以铝箔靶因其结构简单价格低廉在破片群速度测试方面有着广泛的应用。

目前国内在进行破片速度测量时，对铝箔靶和网靶都有一定的研究。王高等在《电阻网靶破片群速度测量方法》一文中【4】采用了电阻网靶测试系统，具体方法为将普通网靶中的串联网线改为了并联并在每条网线上都串联了一个电阻，这使得改良后的网靶可以同时测出多个破片的速度并能大致估计破片的大小。但是若后飞出的破片恰巧从前面破片击断金属丝的同一位置中穿过，便无法实行二次测试，此外电阻网靶的精度等级相对而言较低。许地鑫等在《靶网测试法在破片初速测试中的应用》中【5】提出增加不同方向及同一方向上布设的网靶数量，该方法可减小破片速度测量误差，弊端是假如同路径的网靶拦截的弹片不是同一枚的话，则采集到的数据将会是无效的。针对该弊端文中作者相应的提出了回收破片测试衰减系数法，即试验结束后将外形完整的破片尽量可能地回收起来，然后使用高速破片发射装置来模拟爆炸过程中破片的实际速度，再次对破片进行二次速度测量，实验结果也显示此方法能为破片速度测量提供新发展方向的指导。黄正祥等【6】为了记录多破片的时间，在《小口径弹丸破片的测速方法研究研制》一文中提出使用HG202-V型时间序列测时仪，它共分5路，每路最多可记录32个时间信号，用该仪器配以铝箔靶进行了多次试验。结果表明，利用该仪器来测量多破片时间有效地克服了普通测时仪每路记录1次的缺陷，在同样的测试空间，可获得更多的时间信息，而且对于了解整个破片群的飞行速度有着重要的意义。张毅等在《多通道便携式破片速度测试系统》中【7】研制出了拥有多通道输入的便携式破片速度测试系统，该系统大体由铝箔靶装置，两台破片速度测试系统和PXI总线以及高速数据采集系构成，结果表明该系统测试数据准确可靠，且适用于野外环境下的战斗部破片测量。陈光勇【8】在《国内破片速度测试技术研究近况及发展趋势》提到了目前国内破片速度测试技术发展趋势为：①加强动态爆照下非接触速度测试技术的研究；②进一步加强新技术应用于测试技术中；③与理论分析发展相适应；④加快研究成果工程化的实现步伐。