平行测试

平行测试（共3篇）

平行测试 篇1

摘要：研究了基于平行激光幕大面积弹着点坐标测试方法。以半导体激光线发生器为光源,用长焦距消球差的柱面菲涅耳透镜形成平行激光幕单元,通过多个平行激光幕单元的无缝拼接可形成大面积靶面。由于平行激光幕单元内沿宽度方向通量密度呈高斯分布,一定直径的弹丸通过光幕的不同横向位置时探测器获取信号不同,因此可根据信号的幅值来细分平行激光幕单元宽度范围内弹着点的位置。通过口径为7.62mm的实弹射击试验验证了细分方法的可行性。结果表明了该系统有足够的灵敏度能获取小目标的过靶信号;在10m长靶面的试验系统中测量坐标值与弹孔测量坐标值差值的标准差为5.16mm。

关键词：弹着点位置,菲涅耳透镜,平行光幕,大面积弹着点测量系统

0 引言

弹丸射击密集度既是衡量低伸弹道武器系统的射击效果和评价其性能优劣的主要特征参量之一,同时也是目前枪、炮、弹生产厂家在产品检验中主要测量的技术指标之一。能否精确地分析出武器系统的射击密集度,这将对提高武器系统的战斗效能起非常重要的作用[1]。

在相当长的一段时间内我国一直利用传统的接触式立靶测量弹着点坐标,就是用纸板、木板或纺织布等材料在弹道的测试截面立一道可见的靶板,武器瞄准射击,射击完成后,由人工测量靶上弹孔的位置获得武器的射弹散布。如美国陆军试验操作规程的弹道散布中提到一种木板靶射击精度测量系统,靶面为2.3m×2.3 m[2],美国国防部手册提到的射击控制系统特性的测试试验就是采用一种木板靶作为靶面测试射击精度[3],文献[4]、[5]中也提到了用接触式立靶。这种方法虽然直观,但检测方法比较落后,费时、费力、靶面小、精确度不高且难以识别重合孔和接近重合孔的位置,无法测试连发的状态,易受到各种外界和人为因素的影响,更无法做到快速检测,数据周期长且难以实现远距离的快速显示。自20世纪八十年代初以来国内外相关研究所和大学就在进行非接触式立靶弹着点测试技术研究,现在非接触式立靶在射击实验中应用越来越广泛,包括声靶、光电靶以及基于无线电的测量方法。常见的光电靶主要有激光光幕靶,光纤编码天幕靶,半导体器件阵列测量靶和线阵CCD交汇靶等[6]。本文设计的该系统具有大面积靶面,满足兵器发展的需求,具有广阔的应用前景。

1 系统结构及工作原理

1.1 系统结构概述

大面积弹着点测试系统是由若干个平行光幕单元模块无缝拼接形成的,根据实际所需要的光幕靶面的大小选择平行光幕单元模块的个数,每个平行激光幕单元沿宽度方向的光通量密度呈高斯分布,一定直径的弹丸通过光幕的不同横向位置时探测器获取的信号不同,通过信号的幅值来细分平行光幕单元宽度范围内弹着点的位置。该系统主要由产生数据采集触发信号的激光光幕、弹着点坐标测试的激光光幕和数据采集系统组成,把产生触发信号的激光光幕作为测速的启动信号,弹着点坐标测试的激光光幕作为测速停止信号,启动光幕和停止光幕之间预设一个靶距,根据区截测速原理还可以实现弹丸过靶速度的测试。弹着点坐标测试光幕由相互正交共面的平行光幕组成,水平方向的平行光幕负责测试弹丸过靶的纵坐标,竖直方向的平行光幕负责测试弹丸过靶的横坐标(见图1)。

当有弹丸通过该系统时,弹丸首先经过测速启动光幕靶面,经过一定的靶距后再经过弹着点坐标测试兼测速停止光幕靶面,弹丸经过光幕时会引起探测器上光通量的变化,由信号处理电路获取该信号并传至数据采集系统,再经过上位机处理得到该弹丸过靶速度和弹着点坐标。

1.2 弹着点坐标测试细分原理

为了满足弹着点坐标测量的精度要求,测试系统根据光电探测器得到的信号幅值大小来细分光通量密度分布不均匀的平行激光幕单元,原理如图2所示。

由于激光器输出的激光是高斯光束,根据高斯光束通过理想光学系统的传输规律,高斯光束扩束成平行光幕后沿宽度方向的通量密度分布也为高斯分布,则弹丸穿过光幕的不同位置会造成整个光幕光通量的改变量不同,所以通过光电探测器将光通量的变化量转化为对应幅值的电压信号,对该信号进行处理计算即可得到弹丸穿过平行激光幕单元的位置坐标。

设平行激光幕单元某点处的激光强度E与该点处的位置坐标x成函数关系,即E=y(x),弹丸穿过光幕时的位置坐标为x0,弹丸的直径为b,则弹丸穿过光幕时造成的光通量的变化量δ为

很明显,当y(x)是单调函数、弹丸的直径b一定时,δ只与x0有关,即光通量的变化量只与弹丸穿过光幕单元的位置坐标有关。通过测量光通量的变化量,再经过式(1)计算后就可以得到子弹穿过光幕单元的位置坐标。大面积光幕靶面是由若干个平行激光幕单位无缝拼接形成的,每个单元的信号粗分大面积光幕靶面的弹丸位置坐标,与粗分相对,再由单元光幕细分的方案可以精确的测试每个单元光幕上的弹着点坐标。

在弹着点坐标测量的光幕前面加一个启动光幕就可以根据区截测速的原理实现弹丸测速,测速靶由启动靶(激光幕)和停止靶(激光幕)组成(见图1)[7],弹丸穿过各光幕时,分别阻挡部分光线,光电探测器将变化的光通量转化成电流信号,经光电放大器放大成为弹丸过靶信号,由高速AD采集卡采集并送给计算机进行处理,根据信号波形间的时间间隔∆t和激光幕间的距离S(拟定为2 m)由v=S/∆t计算得到弹丸过靶速度。由于采用AD采集卡获取弹丸过靶波形,计时时刻的选取可根据过靶波形的具体情况进行优化,可选取过靶波形的前沿或后沿,如对制式弹丸可选取弹丸过靶波形后沿(下降沿)的某处作为特征点来启停计时,该特征点处波形斜率较大,计时误差较小,对应的是弹丸尾部飞离激光幕的瞬间,使测试精度更高。为了实现测速、测坐标系统一体化,测试系统采用了测坐标激光光幕兼作测速停止激光光幕的方案,使结构更简单、紧凑。

2 大面积平行光幕的形成

2.1 菲涅耳透镜

菲涅尔透镜(Fresnel lens)是一种精密的光学系统,它是根据对接收灵敏度和接收角度的要求设计制造的,通常由聚乙烯材料注塑成薄纹片,再刻上精细的镜面和纹理。其技术精度要求甚高,优质透镜必须纹理清晰、表面光洁、厚度在0.65 mm左右。红外光的透过率应大于65%。与传统的光学玻璃透镜相比,菲涅尔透镜具有重量轻,材料来源丰富,成本低,制作方便,口径大,厚度薄等特点[8]。

菲涅尔透镜在成像上有一个突出的优点——有非球面透镜的作用,可以消除球差。菲涅耳透镜是一块其中一面刻有一系列同心棱形槽的轻薄光学塑料片,其每个环带都相当于一个独立的折射面,这些棱形环带都能使入射光线会聚到一个共同的焦点。在平行光垂直入射的情况下,在其焦面上能得到一个无像差的会聚点。根据系统要求,选择长焦距消球差的柱面菲涅耳透镜(见图3)。

2.2 平行光幕

平行光幕是保证坐标测试精度的关键,利用半导体激光线发生器作光源,经长焦距消球差的柱面菲涅耳透镜形成平行光幕单元,光幕要求有良好的平行性,这样才能保证具有相同一维坐标的点投影到探测平面的同一位置上(见图2)。平行光幕发生器采用可拼接的模块单元化结构,该模块单元的光幕宽度拟定为400 mm。

由于激光器发出的激光是呈高斯光束,经过菲涅尔透镜后还是一个高斯光束,即

其中:A、b和w为常数,高斯函数是偶函数[9],将一个模块单元的光幕沿平行光幕中心对称分成两部分平行光幕,这样每部分平行光幕的光强度分布函数都是一个单调函数(见图4),其中左边为单调上升,右边为单调下降。只要确定了参数A、b和w就可以用式(1)来测量弹着点坐标,基于此采用两个相同光电探测器分别来探测一个高斯激光器形成的平行光幕的高斯光束的两边(见图2),根据单元细分原理每个探测器输出的电压幅值都是由平行光幕的中心向边缘递减,由数据采集系统和上位机软件处理即可得出弹着点坐标。

2.3 弹着点坐标测试系统

由于“一”字线激光器输出的高斯光束形成平行光幕后沿宽度方向的光通量密度分布也服从高斯分布,因此,把平行光幕沿宽度方向分成上下两个分区,分别通过光电二极管来接收,由数据采集系统获取信号波形,这两个信号实现了平行光幕单元的上下两个分区的粗分,由于相同弹丸过靶信号波形的幅度由中心向边缘递减,与粗分相对,则实现了平行光幕单元的每个分区沿宽度方向的光通量密度细分,这种光通量密度细分方案成本较低,可通过标定的方法,由软件处理获取的信号波形得到较高精度的坐标,但对激光发生模块和光电接收模块的性能一致性和稳定性有较高的要求,数据采集系统要有较高的分辨率和较多的通道数。

平行光幕发生器采用可拼接的模块单元化结构,该模块单元采用400 mm的长焦距消球差的柱面菲涅耳透镜和经扩束后的“一”字线半导体激光器构成,形成平行光幕的宽度为400 mm,光信号分别通过两个相同的柱面菲涅尔透镜会聚后由两个光电二极管来探测,每个光电二极管来覆盖200 mm范围内的一维坐标探测(见图2),平行光幕长度能保证大光幕的需求,这里光幕长度拟定为10 m,宽度可通过无缝拼接实现不同靶面的需要,用25个模块无缝拼接可实现10 m×10 m的大面积平行光幕。弹丸穿过大面积光幕引起光幕光通量的变化,光电二极管将光通量的变化转化为有一定幅值的电压信号,经采集装置采集和计算机软件处理可得到弹丸过靶的坐标值。由于采用共扼光学系统,光源和探测部分的光学器件是相同的,在模块的结构设计中会带来很大方便。

3 试验结果

3.1 平行光幕光强度分布曲线参数测试

采用经准直扩束后的“一”字线半导体激光器作光源,放在长为400 mm的长焦距消球差的柱面菲涅耳透镜的焦点处,用CCD相机采集经该菲涅耳透镜形成的平行光幕投射在白纸屏上的亮条纹,CCD相机记录下来的灰度值信息与整个激光条纹上各点的光强信息相对应,用纵向像元素的灰度值相加的和表示某点的相对光强来测量平行光幕光强度的空间分布。对CCD相机采集的激光条纹图像采用Matlab软件进行图像处理获得激光光强度的分布曲线(见图5),∆E是光强的相对值,x是400 mm宽的平行光幕中每点位置,单位是mm,经过曲线拟合可以得到平行光幕光强度分布曲线参数,则得到光强度的分布函数为

3.2 大长度平行光幕模拟弹丸过靶信号采集试验

用Φ5 mm的塑料珠模拟弹丸投射通过由两个400 mm×10 m的平行光幕模块单元无缝拼接够成有效靶区为800 mm×10 m的不同位置,采集离平行光幕发生器10 m处的光电接收模块单元的模拟弹丸过靶信号,验证探测系统的探测能力。在有效靶区内不同位置模拟弹丸过靶位置示意图见图6,其相应的过靶波形见图7。

3.3 细分测量坐标试验

该试验主要是验证单元细分方案测量坐标的可行性。试验采用两个400 mm×10 m的平行激光光幕模块单元无缝拼接构成有效靶区为800 mm×10 m的大面积平行激光光幕,对该有效靶区,由4个光电探测器分成4个区域进行探测,见图6。用4通道数据采集系统采集Φ7.62 mm弹丸实弹射击时的过靶波形,根据不同纵坐标过靶位置的过靶波形幅值,由计算机软件处理得出子弹的坐标值。实弹射击试验数据如表1所示,部分子弹过靶波形见图8。

4 结论

平行光幕光强度分布曲线参数测试结果显示平行光幕是高斯光束。在有效靶区内不同位置模拟弹丸过靶波形试验结果表明平行光幕弹着点测试系统有足够的灵敏度能获取小目标的过靶波形。Φ7.62 mm弹丸实弹射击验证试验表明单元细分方案测量坐标是可行的,尽管在曲线拟合数据量较少的情况下,对10 m长的靶面,实弹试验坐标靶测量坐标值与弹孔测量坐标值差值的标准差达到了5.16 mm。

在该验证试验的数据处理中,用于曲线拟合的数据仅为当次试验的数据,数量少,精度差。通过一体化设计大面积弹着点测试系统中的平行光幕发生器和光电探测部分,并优化激光光强分布规律后将会得到更好的效果,可减小对激光发生模块和光电接收模块的性能一致性和稳定性的要求。该系统在实际工程应用中采用平行光幕的高斯光束相对光强的算法可大量减少标定的次数,只需要少量的几个典型标定数据和平行光幕相对光强分布曲线经过专用算法可实现高精度的弹着点坐标测试。

参考文献

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平行测试 篇2

一、耐心填一填！1、2、ABCD中，∠B－∠A＝40°，则∠D＝＿＿。

ABCD的周长是44cm，AB比AD大2cm，则AB＝＿＿cm，AD＝＿＿cm。

3、平行四边形的两个相邻内角的平分线相交所成的角的度数是＿＿。

4、平行四边形的两条邻边的比为2∶1，周长为60cm，则这个四边形较短的边长为＿＿。

AD5、如图所示，在ABCD中，AE⊥BC于E，AF⊥CD于F，∠BAD＝120°，BE＝2，FD＝3，则∠EAF＝＿＿＿，ABCD

BECF的周长为＿＿。

6．若平行四边形的两邻边的长分别为16和20，两长边间的距离为8，则两短边间的距离为_____________．

7、ABCD，AB=6cm,BC=8cm，∠B=70°,则AD=________,CD=______, ∠D=__________,∠A=_________,∠C=__________.8.如图，平行四边形ABCD的周长为30cm,它的对角线AC和BD相交于O,且△AOB的周长比△BOC的周长大5cm,AB=、BC=。

9.平行四边形ABCD的对角线AC和BD相交于O,则其中全等的三角形有___对。

二、精心选一选!

10、下面各条件中，能判定四边形是平行四边形的是（）

A、对角线互相垂直 B、对角线互相平分 C、一组对角相等 D、一组对边相等

11、已知下列四个命题：①一组对边平行且相等的四边形；②两组对角分别相等的四边形；③对角线相等的四边形；④对角线互相平分的四边形。其中能判定平行四边形的命题的个数为（）A、1个 B、2个 C、3个 D、4个

12、平行四边形的两条对角线及一边的长可依次取（）A、6、6、6 B、6、4、3 C、6、4、6 D、3、4、5

13、以不共线三点为三个顶点作平行四边形，一共可作平行四边形的个数是（）A、2个 B、3个 C、4个 D、5个

14、四边形ABCD的四个角∠A∶∠B∶∠C∶∠D满足下列哪一条件时，四边形ABCD是平行四边形？（）A、1∶2∶2∶1 B、2∶1∶1∶1 C、1∶2∶3∶4 D、2∶1∶2∶1

15、如图所示，在ABCD中，EF过对角线的交点，若AB＝4，BC

AOBECFD＝7，OE＝3，则四边形EFDC的周长是（）

A、14 B、11 C、10 D、17

16、四边形ABCD中，AD∥BC，要判定四边形ABCD是平行四边形，还应满足（）A、∠A＋∠C＝180° B、∠B＋∠D＝180°

C、∠A＋∠B＝180° D、∠A＋∠D＝180°

17、若ABCD的周长为40cm，ΔABC的周长为27cm，则AC的长是（）

A、13cm B、3cm C、7cm D、11.5cm

三、说理与简答

18、在ABCD中，E、F分别在DC、AB上，且DE＝BF。

DAFECB求证：四边形AFCE是平行四边形。

19、如图所示，四边形ABCD是平行四边形，且∠EAD＝∠BAF。① 求证：ΔCEF是等腰三角形； ②观察图形，ΔCEF的哪两边之和恰好等于

20、如图所示，F。

求证：OE=OF

AEABCD的周长？并说明理由。

FABDCABCD中的对角线AC、BD相交于O，EF经过点O与AD延长线交于E，与CB延长线交于

EDOBFC21、如图所示，在ΔABC中，AE平分∠BAC交BC于E，DE∥AC交AB于D，过D作DF∥BC交AC于F。求证： AD=FC

22.如图, ABCD 中,G是CD上一点,BG交AD延长线于E,AF=CG,DGE100.EBDAFEC(1)求证：DF=BG;(2)求AFD的度数.23、如图所示，在ABCD中，P是AC上任意一点，求证：SAPD＝SABP

AFBDGC

24、如图所示，GH。

求证：EF、GH互相平分。

四年级数学上册平行和相交测试题 篇3

一、填空题（每空1分，共12分）

1、两条直线相交成直角时，这两条直线就互相。

2、两条直线相交成四个角时，其中的一个角是直角，其他三个角都是（）。

3、把正方形的边长扩大2倍，周长就扩大（）倍，面积扩大（）倍。

4、从直线外一点向直线画一条垂直线段，再画几条不垂直的线段，其中（）线段最短。

5、线段（）个端点，射线（）个端点，直线（）端点。

6、两个角的和是90°，其中一个角是锐角，另一个角是（）。

7、在一条直线上任意确定两个点，这两点中间的部分叫做（）。

8、把5个面积是1平方厘米的正方形拼成一个长方形，它的周长是（），面积是（）。

二、判断题（每题2分，共16分）

1、5厘米的线段与5厘米的`射线一样长。（）

2、小方在纸上画了一条平行线。（）

3、永不相交的两条直线叫做平行线。（）

4、一个25°的角用放大4倍的放大镜看，看到的这个角是100°。（）

5、一条直线长8米，它的一半是4米。（）

6、长方形的两组对边不但相等而且分别平行。（）

7、同平面内的两条直线，不平行就垂直。（）

8、上午九时整，钟面上的时针和分针互相垂直。（）

三、选择题（每题2分，共14分）

1、两条平行线之间的最短。（）

A、线段B、直线C、垂线段

2、正方形的相邻两边互相（）

A、垂直B、平行C、重合

3、右图中有组平行线。（）

A、2B、3C、4

4、右图中一个是长方形，一个是正方形，则∠1∠2。（）

A、大于B、小于

C、等于D、无法判断

5、把分成180等份，每一份所对的角就是1度。（）

A、半圆B、一个圆C、正方形

6、钟面上3时半的时候时针和分针成，9时半的时候成，6时半的时候成，9时整的时候成，6时整的时候成。（）

A、直角B、锐角C、钝角D、平角

7、下图中

（1）从面看到的是（）

A、右侧面B、左侧面C、正面D、上面

（2）从面看到的是（）

A、右侧面B、左侧面C、正面D、上面

四、操作题（每题4分，共12分）

1、过A点分别画出已知直线的垂线。

2、过A点分别画已知直线的平行线。

3、连一连。

（1）

（2）

五、计算题（每题3分，共6分）

1、求图中∠1、∠2和∠3的度数。

2、求下面图形的周长。（单位：厘米）

六、应用题（每题8分，共40分）

1、在一个圆形喷水池边的一周共放了20盆鲜花，每两盆鲜花之间相距8分米，求这个水池的周长。

2、马路上路灯的电线杆之间相距50米，陈老师晚饭后去散步从第1根走到第10根电线杆，一共走了多少米？

3、长方形操场四周栽水杉树，操场长80米，宽60米，每隔5米栽1棵树，四个角上都要栽，一共栽多少棵树？

4、路边栽了一些树，相邻两棵树之间的距离为10米，小青从第1棵树跑到第22棵树，他一共跑了多少米？