基于FPGA的光电抗干扰电路设计的解决方案

1、基于fpga的光电抗干扰电路设计的解决方案密集度光电立靶测试系统是一种新型的用于测量低伸弹道武器射击密集度的测试系统，既测试无须举行任何特别处理的金属弹丸，又可测试非金属弹丸，更有反映敏捷、精度高而稳定、操作容易、简单维护等优点，已被许多靶场投入用法。光电靶的基本原理是：当光幕内的光通量发生足够大的变幻时，光电会响应这种变幻而产生电信号。这就是说，一些非弹丸物体在穿过光幕时也会使得光幕内光通量发生变幻以至光电传感器产生电信号。从原理上，这种现象并非异样，而对测试来讲则属于干扰。在详细靶场测试中，当干扰严峻时会导致测试根本无法举行。因此，如何排解干扰，保证系统的正常运行，是一个必需解决的问题。理

2、论分析光电靶在工作时，光电传感器响应光幕内光通量的变幻，将其改变为微弱的电信号，经过放大后，进入，当其幅值高于预定基及时，电压比较器翻转，产生触发脉冲。因为伴同弹丸穿过光幕的细小物体和外界光芒变幻产生的信号幅值较小，通过对电压比较器设置合适的比较门限便可滤除这种信号。在靶厂实际测试中，这种干扰信号幅值普通小于0.8v，在中只要将电压比较器的门限电平设为0.8v便可消退这种干扰。按照光电靶的工作原理，穿过光幕的飞翔物体速度不同，遮挡光幕的时光就不同，在电路中表现为比较器后产生的方波脉冲的宽度不同。与弹丸相比，蚊虫的飞翔速度要低得多，当其穿过光幕时，产生的方波脉冲的宽度要比弹丸产生得宽；在亚音速弹

3、测试中，弹丸速度低于声速，由声波引起的脉冲宽度小于弹丸产生的方波脉冲宽度。因此，从原理上在比较器后利用滤波电路滤除干扰信号是可能的。利用实现滤波及抗干扰囫囵电路的主要功能是抗冲击波和蚊虫干扰，并把有效弹丸信号变成脉宽为50s的信号输出到下级处理电路。设计中采纳的芯片是max7000系列的epm7128slc84-15芯片。下面就如何实现滤波和抗干扰作具体介绍。1 电路原理当有物体穿过光幕时，所产生方波的脉冲宽度为：t=(l+d)/v。式中，l为飞翔物的长度，d为光幕面的厚度，v为飞翔物的速度。冲击波以声速计算，v为340m/s，d=3mm，则可知冲击波穿过光幕产生的方波信号脉冲宽度为：t1=d

4、/v8.8s；若v=330m/s,则t19.1s。蚊虫等飞翔物飞翔速度v为20m/s，物体长度l大约为10mm，则可知蚊虫飞过光幕产生的方波信号脉冲宽度为t2650s。红外密集度立靶测试系统测试弹丸弹速范围为2001200m/s,主要用于5.8mm、7.62mm、9mm三种弹；冲击波的影响主要产生于对9mm19mm的手枪弹的测量，该弹丸弹速约为320m/s。按照弹速和弹长，可知弹丸穿过光幕产生的方波信号脉冲宽度范围为t3=37.5s。按照靶场实际测试状况，弹丸穿过光幕时产生的方波信号脉冲宽度基本都小于150s且大于10s，则可以认为脉冲宽度大于150s小于10s的信号为无效信号，可以剔除，此时

5、可将蚊虫干扰信号和冲击波信号滤除，达到抗干扰的目的。2 抗冲击波电路滤除冲击波电路1所示。当pulse_in端浮现一个正跳变时，上跳沿使得触发器d1的输出端产生高电平信号，则启动计数器开头计数。当计数器计满后，计数器输出端产生一个正跳变，升高沿使得触发器d3的输出端产生一个高电平信号，将这两个信号相与得到输出信号pulse_out1。当pulse_in的下降沿到来时将计数器和三个触发器同时清零，等待下一个信号到来。由图2可知，当pulse_in的脉宽小于设定计时宽度时，认为干扰信号pulse_out1为低；当pulse_in的脉宽大于设定计时宽度时且仍为高时，认为信号有效，pulse_out1

6、为高且在pulse_in的下降沿变为低电平，等待下一信号的到来。图1 滤除冲击波电路图2 抗冲击波电路波形图3 抗“蚊虫”干扰电路当pulse_out1有一个正跳变时，计数器开头计数，若计数器计满则计数器cout端将有一个正跳变，经反相后加在触发器d4的q输入端。在pulse_out1的下降沿到来时，触发器d4的输出端仍输出低电平信号，输出信号pulse_out2为低，即若pulse_out1的脉冲宽度不小于计数器计时宽度时，pulse_out2端将输出低电平信号；若计数器未计满则cout 端将不会有升高沿，触发器d4的q输入端为高，在pulse_out1的下降沿使触发器d4的输出端为高时，输

7、出信号pulse_out2为高。在pulse_out1升高沿到来时，触发器d6的输出端输出为高经反相器后将触发器d4和d6同时清零，等待下一信号的到来。4 脉宽设定电路为了保证弹丸穿过光幕产生的脉冲信号能够十分适合后续处理电路的需要，在设计中将弹丸穿过光幕产生的脉冲信号均变为脉宽为50s的脉冲信号再输出给后续电路。当pulse_out2有一个正跳变时，触发器d7的输出端输出高电平，并启动计数器。当计数器计满时，计数器cout浮现升高沿，触发器d8的输出端输出高电平，此高电平信号将计数器清零，同时经反相器反相后接到触发器d7和d8清零端，将触发器d7和d8清零。囫囵电路的作用就是，当pulse_in上跳沿到来后，先经过抗冲击波电路，若信号脉宽大于10s，则启动抗蚊虫干扰电路；若信号脉宽大于150s，输出pulse_out为低电平信号；若脉宽小于150s，则经过脉宽设定电路变成宽度为50s的信号输出。通过分析可知应用fpga器件所设计的抗干扰电路具有可灵便调整信号的脉宽修改便利、对输入信号的脉宽适应能力强可调整范围大、输出的脉冲宽度和幅值稳定精确的特点。图3