猝發(fā)式紅外近距離測試系統(tǒng)發(fā)射部分電路設(shè)計(jì)
摘要：針對坦克裝甲車輛傳動系統(tǒng)旋軸的扭矩和轉(zhuǎn)速測試的特點(diǎn)，提出了狹下空間下發(fā)動機(jī)輸出軸的猝發(fā)式紅外近距離測試系統(tǒng)發(fā)射部分電路的設(shè)計(jì)思路。關(guān)鍵詞：猝發(fā)式紅外測試 扭矩 轉(zhuǎn)速 發(fā)射電路
利用紅外通信進(jìn)行旋轉(zhuǎn)軸動態(tài)參數(shù)測試，主要是為了滿足坦克、裝甲車輛狹小空間中運(yùn)動部件動態(tài)參數(shù)測試的強(qiáng)烈需求。由于紅外通信在空間和成本的優(yōu)勢，從上述理論研究和實(shí)車試驗(yàn)中證明其較高的應(yīng)用價(jià)值。
猝發(fā)式紅外近距離測試系統(tǒng)是在紅外近距離測試系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對更加狹小的空間如發(fā)動機(jī)輸出軸，提出的一種點(diǎn)對點(diǎn)式的紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)呐ぞ販y試系統(tǒng)。
1 坦克發(fā)動機(jī)扭矩信號采樣頻率分析
坦克發(fā)動機(jī)屬多缸發(fā)動機(jī)，是采用各缸順序點(diǎn)火、輪流作功的方式工作。實(shí)測得到發(fā)動機(jī)輸出軸上產(chǎn)生的力矩（扭矩）是一個隨轉(zhuǎn)速變化的周期信號，該信號的幅值極不規(guī)范。工程中所述扭矩為平均扭矩，定義在一個循環(huán)內(nèi)（720°曲軸轉(zhuǎn)角）扭矩的平均值。高速、高功率密度柴油機(jī)有6缸、8缸和12缸之分，其最高轉(zhuǎn)速均不超過3000r/min，從這一目標(biāo)出發(fā)選用扭矩信號頻率最高的12缸發(fā)動機(jī)計(jì)算扭矩信號周期T。
當(dāng)nmax=3000r/min時，
T=（10/nmax）3.33（ms）
按采樣定理工程實(shí)用采樣頻率是信號固有頻率的5～10倍的原則，以及實(shí)際運(yùn)行效果的試驗(yàn)，取系統(tǒng)采樣周期為500μs即采樣頻率為2kHz。
圖2 發(fā)射部分結(jié)構(gòu)框圖
2 猝發(fā)式紅外近距離測試系統(tǒng)模型的建立
按圖1建立猝發(fā)式紅外通訊的實(shí)物模型，發(fā)射器安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，接收器安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，接收器可安裝在軸向和徑向兩個方向的適當(dāng)位置，其計(jì)算分析相似，由于徑向安裝比較方便，故安裝在徑向。
圖1中 β——接收器的接收半角；
R——旋轉(zhuǎn)軸的半徑；
α——發(fā)射器的發(fā)射半角；
L——接收器與發(fā)射器的最小距離；
θ——發(fā)射器和接收器分別與圓心連線的夾角；
A——紅外接收管；B、C——紅外發(fā)射管。
弧長BC（設(shè)為S）與通訊時間成正比，故弧長S的大小決定了通訊時間的長短，稱弧長S為發(fā)射窗口。由模型知θ決定了發(fā)射窗口的大�。ó�(dāng)R一定時），只有當(dāng)α小于或等于發(fā)射器的最大發(fā)射半角時，發(fā)射器發(fā)出的紅外光才能被接收器直接接收。目前使用發(fā)射器的最小發(fā)射半角為15°。當(dāng)α=15°時，由三角形OAB可知：
(sinβ)/R=sin(π-15°)/(R+L) （1）
sinβ=R/(R+L)sin15° (2)
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