反射式光幕靶是利用光反射的原理研制而成的。大功率激光光源經光學系統處理后產生一定厚度的激光光幕，經支架上的反射膜反射后，將光幕反射信號經反射鏡收集于右面的光學系統鏡頭內。由于反射式光幕靶的光源發生端和接收端之間沒有連接部件，因此光的有效探測區域增加，特別適合測試諸如破片等散布范圍大的飛行試驗。但反射式光幕靶也有自身的一些缺點和不足，發射和接收部件分離，因此容易受到來自外界的沖擊波和地震波的干擾，而且由于有效檢測區域增加，在野外試驗的時候來自飛蟲等的干擾也將增加。當飛行物經過以后會有大量的干擾信號產生，如何得到真實的飛行物過靶時間而避免由于干擾信號給測試所帶來的影響，需要設計一種響應速度快，抗干擾能力強的電路才能滿足其測試要求。

　　1 電路設計

　　反射式光電測速系統的光信號通過逆向反射的方式進行傳輸，其傳輸距離達到12 m。由于光信號遠距離的傳輸，光敏元件接收到的光信號強度比較弱，經光電轉換后形成的光電流信號也很微弱僅有幾十個微安，因此需要將電信號進行放大，整形后輸出，以形成觸發信號。由于光電信號很微弱并且伴有干擾，為了避免在放大過程中將噪聲信號也同時放大，才用了兩級放大的方法，第一級放大電路的主要功能是放大和濾波，二級電路主要作用是信號放大便于傳輸。

　　1．1 一級放大電路設計

　　系統采用光敏二極管，其光電流為30～50μA，所以需要將微弱的光電流信號轉換成電壓信號提供給后續放大電路處理。在前級放大電路設計時應用了晶體管共射極放大電路和共集電極放大電路的電流放大作用，將微弱的光電流信號進行放大后通過可調電阻形成輸出電壓，具體電路如圖1所示。

　　圖1工作原理如下：光敏管將光通量的變化轉換成電流信號，經隔直電容C4耦合，濾除直流信號，保證其各自直流工作狀態的獨立性。  Q3，Q4晶體管將光電流放大后通過可調電阻調節放大倍數輸出電壓信號。信號的公共端是集電極，輸出電壓與輸入電壓同相且輸出電壓隨輸入電壓的變化而變化。輸出的電壓信號經可調電阻W調節后再經電容C6濾除頻率低的干擾信號，輸出信號A1。為了抑制噪聲和共模干擾信號，前級放大電路中的電壓信號放大倍數控制在10倍以內。

　　前級放大電路利用了晶體管組成的放大電路具有低噪聲，高增益，低輸出阻抗，較好的信號帶寬和帶負載能力，以及良好的線性和抗干擾能力。為后續電路的信號處理提供了電壓信號，濾除了一部分低頻干擾信號。

　　1．2 二級放大電路

　　前級放大電路輸出的電壓信號A1依然比較微弱，需要進一步放大處理。而且信號A1中還存在著共模電壓引起的共模干擾，主放大電路需要有極強的共模抑制能力，據此設計了二級放大電路原理圖，如圖2所示。

　　二級放大電路的核心器件選擇的是LF357，其具有高增益，低噪聲和高輸入阻抗等特點且具有極強的共模抑制能力。主放大電路中設置的放大倍數在100倍左右。前級輸出信號通過R16和R18分壓后接入LF357反相輸入接口引腳2，正向輸入接口引腳3接地，放大后的輸出信號由引腳6輸出.

　　在室外進行靶場實驗時，蒼蠅、蚊蟲等生物體往往導致測試系統的誤觸發，頻繁時甚至導致整個測試無法進行。蚊蟲運動產生的干擾信號的頻率可以進行估計。與彈丸速度相比，蚊蟲的運動速度要低的多，只要保證信號處理電路具有濾除一定數值范圍的低頻信號功能，就可濾除因蚊蟲等生物體運動而產生的干擾信號。主放大電路中在LF357運算放大器后加入C7和R20組成的高通濾波電路，通過改變電容電阻的參數值可提高截至頻率，削弱蚊蟲信號引起的干擾信號。

　　電路中LF357輸出電壓與輸入電壓的關系為：
               

　　C7和R20高通濾波器的截止頻率為：
                

　　1．3 比較電路

　　比較電路的主要功能是通過不同的比較電壓閾值來調節系統的靈敏度，從而實現在外場試驗時系統可避免體積較小的蚊蟲等生物體引起的誤觸發。比較電路原理圖如圖3所示。

　　主放大電路的輸出電壓A2接入LM339的反向輸入端，其同相輸入端為比較閾值電壓，可通過S1～S5進行五種不同的電壓選擇。系統靈敏度通過S旋轉開關來進行調節，靈敏度設為1 V，2 V，3 V，4 V，5 V五檔。1 V為靈敏度最高檔，當選擇該靈敏度時，彈丸過靶信號幅值超過1 V即可使LM339由截止狀態變為飽和狀態，經上拉電阻R15形成一個脈沖。

　　1．4 整形電路

　　信號整形電路是將比較電路輸出的脈沖信號進行整形，以獲得理想的脈沖輸出信號。在整形電路設計中，選用型號為CD4013的雙向D型觸發器。整形電路原理圖如圖4所示。

利用CD4013可給出測時儀所需脈沖信號，并且脈沖信號寬度固定，邊沿陡峭變化過程在1μs以內，確保了測時精度。

　　2 試驗測試

　　為驗證反射式測速光幕靶的電路部分的測試性能，在野外進行試驗。試驗同時用錫箔靶進行測速，將其測速數據與反射式進行比較，實驗結果如表1所示。實驗進行了10發破片測速，反射式激光測速系統對破片的速度測量整體表現良好，與錫箔靶測試結果相差不大，電路工作穩定，未出現蚊蟲干擾和誤觸發等現象，表明該系統的電路設計合理，工作可靠，能保證測試任務的完成。

　　3 結論

　　針對反射式光幕靶的工作特點，設計了專用電路，在電路設計中重點考慮了對蚊蟲干擾以及對聲波、地震波等的抗干擾處理，并且保證了電路的響應速度和可靠性。試驗表明，該系統的電路設計合理、工作穩定，測試結果準確。電路的設計思想和方法不僅可以用于反射式激光測速裝置，也為其他相關領域的電路設計提供了有益的參考和幫助。