红外光幕靶调理电路与数据采集

文章摘要：光幕靶是一种以光电转换技术为基础的弹丸速度测量区截装置，采用人工光源，因此操作简便稳定性好，灵敏度和测试精度较高。这里提出一种新型红外光幕靶光电探测系统与信号调理电路设计，采用红外发光二极管作为发光光源，通过光电二极管阵列进行接收信号，将该信号处理后再接到测试仪器上，从而得到弹丸过靶速度。1 发光系统设计中采用红外发光二极管阵列发射红外光，形成光幕，相邻的发光二极管的直径为5 mm，则紧密排列后其中心间距为5 mm。根据红外发光二极管的压降，工作电流，额定电压等，设计出能使发光管发光强度满足要求，并能稳定工作的电路。以往的光幕靶大多采用恒压源的设计方法，但是由于影响红外发光二极管发光亮度与稳定

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光幕靶是一种以光电转换技术为基础的弹丸速度测量区截装置，采用人工光源，因此操作简便稳定性好，灵敏度和测试精度较高。这里提出一种新型红外光幕靶光电探测系统与信号调理电路设计，采用红外发光二极管作为发光光源，通过光电二极管阵列进行接收信号，将该信号处理后再接到测试仪器上，从而得到弹丸过靶速度。
1 发光系统

　　设计中采用红外发光二极管阵列发射红外光，形成光幕，相邻的发光二极管的直径为5 mm，则紧密排列后其中心间距为5 mm。根据红外发光二极管的压降，工作电流，额定电压等，设计出能使发光管发光强度满足要求，并能稳定工作的电路。

　　以往的光幕靶大多采用恒压源的设计方法，但是由于影响红外发光二极管发光亮度与稳定性的主要因素是为流经其电流大小，因而采用LM317设计恒流源电路，具体电路图如图1所示。该电路设计采用LM317的标准恒流源电路接法，其输出电流Iout为：

  

2 光电转换电路

　　利用红外光敏二极管作为光电转换器件完成光信号到电信号转换。这种器件具有响应速度快、体积小等优点，广泛应用于光电检测。该电路设计采用由50只光敏二极管连接起来组成阵列，如图2所示，图2只给出其中2路，其余各路连接方法相同。其中，电阻R1、R2为取样电阻，阻值可稍大一些，有利于增加电路灵敏度以提高整个测试系统的灵敏度；电容C5、C6主要用于交流耦合。

3 放大电路

　　在测试系统中，当弹丸穿过靶面时，由由光敏二极管输出的电信号比较微弱，如果此输出信号直接输出到后续电路往往会被噪声淹没，因此要有效利用该输出信号，必须对其进行放大。放大电路的作用就是放大光敏二极管输出的微弱电信号，使之满足后续处理电路的需要。电路需放大1 000倍左右，以往的光幕靶设计采用两级放大(图3)，由于放大倍数过高，导致两级放大噪声和温漂等比较严重，因而该设计采用三级放大电路，如4图所示。其中每一级放大10倍，由于是阻容耦合，因而放大l 000倍左右。其中每一级后连接有低通滤波电路。该电路设计为低于50 kHz的信号才可通过。

4 触发电路
在系统中，弹丸穿过靶面时产生的信号将触发后续的计时电路，产生触发计时脉冲的时刻应该不受输入信号幅度的影响。一般枪炮弹丸垂直穿过靶面时，波形前沿变化较缓慢，而波形后沿陡峭，如图5所示。

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