基于MSP430单片机的测速装置设计

针对以往线圈靶测速方案、光幕靶测速方案等存在测速精度低、可靠性差，且难于野外水池使用等问题，综合考虑高速航行体水下运动存在干扰因素多、环境压力变化大、测速靶难于完全密封等因素，基于定距测时法，采用接触性区截装置锡箔靶和嵌入式微处理器硬件系统的测速方案。对常用低成本锡箔靶，增加调理电路，通过阻抗匹配使其适应不同水质和非完全密封条件，解决了难于野外环境使用和密封问题。基于MSP430F149单片机，进行了电源电路、复位电路、时钟电路、信号调理电路、人机接口电路、通信接口电路等设计，开发了嵌入式系统软件和上位机软件，并采取了相应的硬、软件抗干扰措施，研制了具有信号采集、存储、处理、显示、通信等功能的测速系统。

随着俄罗斯超空泡鱼雷“疾风”的问世，以其巨大的军事应用前景成为各大军事强国的研究热点。由于实验条件的限制，对于水下高速航行体运动速度的测量方法也已开展过一些研究，但国内目前没有较成熟的测速技术。已往有采用密封防水线圈靶和光幕靶来测量水下弹丸运动速度 。

密封防水线圈靶在水下射弹测速时，线圈缠绕的均匀一致性，弹丸过靶姿态，线圈厚度及由之引起的线圈靶的实际半径和等效半径的不一致等，都将影响测量结果的确定度，安装使用和环境要求使其水下测试可靠性差、精度低。

水下光幕靶测速此方法最适合在室内或水下靶道内使用，并且该仪器主要是为了测试水下枪械所设计的，对于从陆上射入水里的超空泡射弹试验由于射弹会在水里产生空泡对光幕靶有很大的影响，从而产生很大的误差。

根据水下高速航行体试验测速需求，综合考虑高速航行体水下速度测量的各项影响因素，基于定距测时法，采用接触性区截装置锡箔靶和嵌入式微处理器硬件系统的测速方案。

1 测速系统工作原理

水下高速航行体测速装置是由两部分组成，一部分是测速靶被置于水下；另一部分是测速装置的硬件设备。当航行体穿过置于水下的测速靶时，将断路的测速靶导通，能够在瞬间形成一个脉冲信号，测速靶上的信号线接入测速装置的主机板信号接口，通过主机板上的信号捕捉电路能够将水下的三个测速靶信号触发时刻记录下来，前后时间之差就是航行体穿过每两个靶所用的实际时间，靶距是固定的，从而可以求得航行体穿越每两个测速靶之间距离的平均速度，并且通过求得的两个速度可以估计出高速航行体在水里的速度降；同时也将信号线接入主机板的 A/D 采集接口，采集整个射弹实验过程的电压信号，然后将所有数据存储下来，再利用上位机软件将信号变化的曲线显示出来，直观地获得时间间隔和弹丸速度。