来源：电子技术应用 作者：四川省绵阳市中国工程物理研究院流体物理研究所 江孝国 王 伟 祁双喜 王婉丽

    摘要：针对高速飞行物的ｘ光阴影照相所要求的提前触发问题，设计了一套可自动根据物体飞行速度触发ｘ光机的智能延迟触发产生器。该产生器采用全数字电路工作，工作速度快，响应迅速，不存在响应时间的不确定区域，可保证ｘ光机触发时刻的准确。

    关键词：可编程数字电路 ｘ光阴影照相 智能延迟 触发 cpld

    在弹道测量、高速飞行物碰撞实验（如太空中的“垃圾”碎片对飞行的卫星及飞行舱的损害研究所进行的实验）及其它的类似实验中，需要准确测量飞行物碰撞前的一些状态，如速度、飞行姿态、断裂等情况，并且希望得到在碰撞前很短的距离处测量到的数据。这样在ｘ光阴影照相技术中，有关ｘ光机的触发问题就显得很重要。如果ｘ光机提前触发了，此时飞行物还未进入照相区域或者离碰撞区的距离还远，则记录不到弹丸的ｘ光图像，或者由于位置不理想而造成数据不够准确；如果ｘ光机延迟过多触发，则无法获得碰撞前的状态参数。所以，ｘ光机的触发时刻必须准确才能保证获得物体在希望位置处的ｘ光阴影图像，并且降低实验成本。

    基于这种对触发时间的严格要求，用高速、大规模可编程数字电路设计了一套智能延迟触发产生器，它具有工作速度高、电路延时小而确定的特点，在实验中获得了成功的应用。

    １ 微型计算机处理的不足

    按常理，用计算机来处理一些智能问题是非常合适的，也是常采用的方法，但在该类触发系统中并不适用：首先，计算机根据预先测量到的飞行速度计算所需要的提前触发时间是需要一定的软件计算时间的。如果采用单片机系统，则该计算时间可以长达几十微秒，甚至更长；其次，微型计算机（即使是ｐｃ机）的ｉ／ｏ操作也需要微秒量级的时间，并且存在一定的抖动，这对于超高速飞行物的碰撞实验来讲是不能忍受的。从上述两个方面来看，在该类系统中使用微型计算机系统来完成所需的智能延迟触发功能在原理上虽然不难，但却不能够满足超高速情况和非常精确的要求，并且成本过于昂贵，所以必须采用工作速度很快的全硬件电路。

    ２ 智能延迟触发原理

    智能延迟触发产生器的原理框图如图１所示。

    在物体飞临ｘ光测量处之前，预先安放好的预测速系统可以探测到物体的大概飞行速度，并输出速度对应信号ｖ＿ｔｅｓｔ；同时启动速度区间判断电路，由其产生预先设计好的各种速度所对应的电信号（其高电平宽度对应速度大小），并与信号ｖ＿ｔｅｓｔ进行符合，得到相对应速度的选择信号ｖｉ；由有效的ｖｉ确定对应的速度所需的延迟触发时间ｐｉ，并经输出触发脉冲形成电路获得一个宽度为１．００μｓ的触发脉冲。该触发脉冲即可用于ｘ光机的触发。

    ３ 飞行物预测速系统

    该系统由前端的飞行物探测系统与后面的速度电信号处理电路组成。飞行物探测系统的构成如图２所示。图中的探测器可以是激光—光电探测器（基于激光隔断测速原理）或线圈探测器（基于磁测速原理），它们的放置间隔为ｌ１，当物体飞越探测器时，电路可输出相对应的脉冲信号ｓ１和ｓ２，这两个脉冲信号之间的时间ｔ１即为物体飞越距离ｌ１所用的时间，因此预测平均速度ｖ１为：

    ｖ１＝l1/t1 （１）

    由式（１）即可通过对时间ｔ１进行计数而判断出弹丸的大致速度。由于ｌ１和ｌ２较小，可认为物体碰撞前的速度近似为ｖ１。因此，物体飞越距离ｌ２所需时间ｔ２也就是延迟触发ｘ光机的时间，可由下式得到：

    ｔ２＝l2/v1 （２）

    ４ 速