阵列光电探测器在光电探测靶中的应用研究2。doc.doc

阵列光电探测器在光电探测靶中的应用

摘要：针对在外弹道测量弹丸速度及命中靶标的二维坐标参数的光电探测靶，结合探测靶自身结构特点，提出将阵列光电探测器应用于光电探测靶的研制中，起到改善与提高其探测灵敏度和增大视场的作用；提出了采用离焦弥散技术，来消除阵列光电探测器中的探测盲区；概括分析在应用光电探测靶时影响光电探测靶探测的因素并提出合理改善措施。
关键词：阵列光电探测器；光电探测靶；探测盲区；探测灵敏度
TheApplicationofArrayOptic-electricDetectortoOptic-electricDetectingFire
Abstract：Theoptic-electricdetectingfirewasusedintheexteriortrajectorytomeasurethevelocityandtwo-dimensionalcoordinateofthebullet，consideringthestructurecharacteristicsofoptic-electricdetectingfire，thearrayoptic-electricdetectorwasusedtoimprovethedetectsensitivityandincreasethedetectscopeintheoptic-electricdetectingfire；arrayoptic-electricdetectorexiststhedetectionblindareawhichcannotdetectthebulletsignalandthedeviatingfocustechniquewasproposedtoeliminatedetectblindarea；Thefactorsofinfluencingoptic-electricdetectingfirewereanalyzedandreasonableimprovingmeasureswereintroduced。
Keywords：arrayoptic-electricdetector；optic-electricdetectingfire；detectblindarea；detectsensitivity

1引言
光电探测靶主要是应用光电转换原理做成非接触式区截装置,应用于野外探测弹丸瞬间穿越光幕的触发仪器,利用不同的组合光电探测靶,可以实现枪炮射击弹丸的出膛速度、终点弹道速度及弹丸命中靶标的立靶测试，影响光电探测靶的主要因素有探测放大电路、光学成像镜头、探测器件的响应速度及接收的光能等。为提高和改善光电探测靶,我们研究利用阵列光电探测器以提高探测靶的灵敏度。

2光电探测器件的选择
器件的选择既要符合系统要求，又要考虑到仪器的使用环境——室外高空测试，对探测器件的探测灵敏度要求较高，因此，在选择光电探测靶的探测器件时要合理。从探测灵敏度方面考虑，为了保证探测系统具有很高的响应速度，要求所选择探测器件响应速度要足够快；从探测视场考虑，尽可能的满足大视场。传统解决方法是用透镜或光纤将光缝汇聚后再由小面积光电管接收，但是，这样使结构复杂化，也会使光斑汇聚后能量集中，易使小面积光电管在静态时饱和。弹丸穿越探测靶光幕的光能变化量本身就很微弱，有可能还不足以使光敏二极管脱离饱和状态，也就不会有响应；若选用大面积光电接收管，既不用将光缝汇聚，又不易饱和，但成本较高。根据系统探测靶的结构特点采用多元拼接阵列光电探测器，配合适当的光学镜头，可以实现不同的测试要求。从上面的分析，在研制的LBS-1型立靶测量系统中的光电探测靶，采用阵列光电探测器件代替原先的光纤汇聚方法，简化系统设计结构。该阵列光电探测器件是由16个光敏二极管排列而成一长条形的接收管，每单元接收光敏二极管的边长为2.5mm，拼接间隙为0.1mm，光电探测器探测总长为41.5mm，有效探测面积为2.5mm×16mm，采用这种拼接条形的光电接收器件主要是考虑到它的工艺成本低，以及硅光敏二极管的特性，该器件在0.4-1.1μm的波长范围响应度比较接近一致，对各种光都能探测到，对波长在0.8-0.9μm的范围响应度偏高，转换的效果比较好，同时，具有低噪声,响应速度快，探测灵敏度高等特点。

3光电探测靶的光电接收器设计分析
光电探测靶的测试结构示意图如图1所示，由于探测器是由16个正方形小单元的PIN二极管阵列组成，在两小单元接收管间出现探测盲区，如果采用形成天幕的固定狭缝紧贴光电探测器势必将存在探测盲区，当弹丸成像落于探测盲区时就会出现漏测现象，捕获率降低，为了消除探测盲区采用离焦弥散技术，即将光电探测器远离固定狭缝一段距离，使得整个视场的探测灵敏度接近均匀，这种方法占用空间小，光能量损