1 電路原理

　　當(dāng)有物體穿過(guò)光幕時(shí)，所產(chǎn)生方波的脈沖寬度為：T=（L+D）/V。式中，L為飛行物的長(zhǎng)度，D為光幕面的厚度，V為飛行物的速度。沖擊波以聲速計(jì)算，V為340m/s，D=3mm，則可知沖擊波穿過(guò)光幕產(chǎn)生的方波信號(hào)脈沖寬度為：T1=D/V≌8.8μs；若V=330m/s，則 T1≌9.1μs。蚊蟲(chóng)等飛行物飛行速度V為20m/s，物體長(zhǎng)度L大約為10mm，則可知蚊蟲(chóng)飛過(guò)光幕產(chǎn)生的方波信號(hào)脈沖寬度為T2≌650μs。紅外密集度立靶測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試彈丸彈速范圍為200～1200m/s，主要用于5.8mm、7.62mm、9mm三種彈；沖擊波的影響主要產(chǎn)生于對(duì) 9mm×19mm的手槍彈的測(cè)量，該彈丸彈速約為320m/s。根據(jù)彈速和彈長(zhǎng)，可知彈丸穿過(guò)光幕產(chǎn)生的方波信號(hào)脈沖寬度范圍為T3=37.5μs。

　　根據(jù)靶場(chǎng)實(shí)際測(cè)試情況，彈丸穿過(guò)光幕時(shí)產(chǎn)生的方波信號(hào)脈沖寬度基本都小于150μs且大于10μs，則可以認(rèn)為脈沖寬度大于150μs小于10μs的信號(hào)為無(wú)效信號(hào)，可以剔除，此時(shí)可將蚊蟲(chóng)干擾信號(hào)和沖擊波信號(hào)濾除，達(dá)到抗干擾的目的。

　　2抗沖擊波電路

　　濾除沖擊波電路如圖1所示。當(dāng)PULSE_IN端出現(xiàn)一個(gè)正跳變時(shí)，上跳沿使得觸發(fā)器D1的輸出端產(chǎn)生高電平信號(hào)，則啟動(dòng)計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)滿后，計(jì)數(shù)器輸出端產(chǎn)生一個(gè)正跳變，上升沿使得觸發(fā)器D3的輸出端產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào)，將這兩個(gè)信號(hào)相與得到輸出信號(hào)PULSE_OUT1。當(dāng) PULSE_IN的下降沿到來(lái)時(shí)將計(jì)數(shù)器和三個(gè)觸發(fā)器同時(shí)清零，等待下一個(gè)信號(hào)到來(lái)。由圖2可知，當(dāng)PULSE_IN的脈寬小于設(shè)定計(jì)時(shí)寬度時(shí)，認(rèn)為干擾信號(hào)PULSE_OUT1為低；當(dāng)PULSE_IN的脈寬大于設(shè)定計(jì)時(shí)寬度時(shí)且仍為高時(shí)，認(rèn)為信號(hào)有效，PULSE_OUT1為高且在PULSE_IN的下降沿變?yōu)榈碗娖?，等待下一信?hào)的到來(lái)。

　　3 抗“蚊蟲(chóng)”干擾電路

　　當(dāng)PULSE_OUT1有一個(gè)正跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，若計(jì)數(shù)器計(jì)滿則計(jì)數(shù)器cout端將有一個(gè)正跳變，經(jīng)反相后加在觸發(fā)器D4的Q輸入端。在PULSE_OUT1的下降沿到來(lái)時(shí)，觸發(fā)器D4的輸出端仍輸出低電平信號(hào)，輸出信號(hào)PULSE_OUT2為低，即若PULSE_OUT1的脈沖寬度不小于計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)寬度時(shí)，PULSE_OUT2端將輸出低電平信號(hào)；若計(jì)數(shù)器未計(jì)滿則cout 端將不會(huì)有上升沿，觸發(fā)器D4的Q輸入端為高，在PULSE_OUT1的下降沿使觸發(fā)器D4的輸出端為高時(shí)，輸出信號(hào)PULSE_OUT2為高。在 PULSE_OUT1上升沿到來(lái)時(shí)，觸發(fā)器D6的輸出端輸出為高經(jīng)反相器后將觸發(fā)器D4和D6同時(shí)清零，等待下一信號(hào)的到來(lái)。

　　4 脈寬設(shè)定電路

　　為了保證彈丸穿過(guò)光幕產(chǎn)生的脈沖信號(hào)能夠非常適合后續(xù)處理電路的需要，在設(shè)計(jì)中將彈丸穿過(guò)光幕產(chǎn)生的脈沖信號(hào)均變?yōu)槊}寬為50μs的脈沖信號(hào)再輸出給后續(xù)電路。

　　當(dāng)PULSE_OUT2有一個(gè)正跳變時(shí)，觸發(fā)器D7的輸出端輸出高電平，并啟動(dòng)計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)滿時(shí)，計(jì)數(shù)器cout出現(xiàn)上升沿，觸發(fā)器D8的輸出端輸出高電平，此高電平信號(hào)將計(jì)數(shù)器清零，同時(shí)經(jīng)反相器反相后接到觸發(fā)器D7和D8清零端，將觸發(fā)器D7和D8清零。

　　整個(gè)電路的作用就是，當(dāng)PULSE_IN上跳沿到來(lái)后，先經(jīng)過(guò)抗沖擊波電路，若信號(hào)脈寬大于10μs，則啟動(dòng)抗蚊蟲(chóng)干擾電路；若信號(hào)脈寬大于150μs，輸出PULSE_OUT為低電平信號(hào)；若脈寬小于150μs，則經(jīng)過(guò)脈寬設(shè)定電路變成寬度為50μs的信號(hào)輸出。

　　通過(guò)分析可知應(yīng)用FPGA器件所設(shè)計(jì)的抗干擾電路具有可靈活調(diào)節(jié)信號(hào)的脈寬修改方便、對(duì)輸入信號(hào)的脈寬適應(yīng)能力強(qiáng)可調(diào)節(jié)范圍大、輸出的脈沖寬度和幅值穩(wěn)定準(zhǔn)確的特點(diǎn)。

　　結(jié)語(yǔ)

　　為了在測(cè)試彈丸射擊密集度時(shí)消除沖擊波和蚊蟲(chóng)干擾，利用FPGA器件來(lái)設(shè)計(jì)抗干擾電路，本電路簡(jiǎn)單可靠，能有效地消除干擾脈沖，從而保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

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