“抗電磁干擾激光光幕靶”是一種專門(mén)設(shè)計(jì)用于在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下穩(wěn)定、可靠工作的激光光幕探測(cè)系統(tǒng)。它在傳統(tǒng)激光光幕靶的基礎(chǔ)上，針對(duì)電磁兼容性進(jìn)行了重點(diǎn)強(qiáng)化，使其能夠在如火炮射擊、高壓放電、大功率雷達(dá)、電力開(kāi)關(guān)站等電磁環(huán)境極其惡劣的場(chǎng)合下正常工作，準(zhǔn)確探測(cè)彈丸（或物體）穿過(guò)光幕的時(shí)刻和位置。

以下是其關(guān)鍵特點(diǎn)、工作原理和實(shí)現(xiàn)抗電磁干擾的主要技術(shù)手段：

核心目標(biāo)

• 高精度探測(cè)： 精確測(cè)量彈丸穿過(guò)光幕的時(shí)刻（測(cè)速）和位置（坐標(biāo)）。

• 強(qiáng)抗擾能力： 在強(qiáng)電磁輻射、瞬態(tài)脈沖干擾下，系統(tǒng)不誤觸發(fā)、不漏報(bào)，輸出信號(hào)穩(wěn)定可靠。

• 環(huán)境適應(yīng)性： 適應(yīng)野外、試驗(yàn)場(chǎng)、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)等復(fù)雜環(huán)境。

基本工作原理（與傳統(tǒng)光幕靶類似）

1. 光幕形成： 由發(fā)射端發(fā)出一束或多束（通常為平行或扇形的）激光，照射到對(duì)面的接收端。發(fā)射端和接收端之間形成一道（或多道）不可見(jiàn)的“光墻”。

2. 光電轉(zhuǎn)換： 接收端的光電探測(cè)器（如PIN光電二極管、雪崩光電二極管 - APD）將接收到的恒定光信號(hào)轉(zhuǎn)換為微弱的電信號(hào)（電流）。

3. 信號(hào)處理：

• 前置放大： 對(duì)微弱的電流信號(hào)進(jìn)行初步放大（通常為跨阻放大器）。

• 主放大與濾波： 進(jìn)一步放大信號(hào)，并通過(guò)濾波器去除背景噪聲（如環(huán)境光干擾、高頻噪聲）。

• 閾值比較： 當(dāng)沒(méi)有物體穿過(guò)光幕時(shí)，接收到的光信號(hào)強(qiáng)，輸出高電平（或穩(wěn)定值）。當(dāng)彈丸穿過(guò)光幕遮擋部分或全部光線時(shí)，接收端信號(hào)強(qiáng)度突然下降。

• 觸發(fā)輸出： 信號(hào)強(qiáng)度的下降超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，比較器產(chǎn)生一個(gè)陡峭的邊沿信號(hào)（通常是下降沿），作為彈丸穿過(guò)光幕的觸發(fā)信號(hào)輸出。

4. 數(shù)據(jù)輸出： 觸發(fā)信號(hào)（包含時(shí)間戳和位置信息）被采集系統(tǒng)記錄，用于計(jì)算彈丸速度、坐標(biāo)等參數(shù)。

“抗電磁干擾”的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

這是此類光幕靶的核心價(jià)值所在，主要從以下幾個(gè)方面著手：

1. 光路設(shè)計(jì)與光源選擇：

• 高功率/窄脈沖激光器： 使用功率更高或脈寬更窄的激光器，提高信號(hào)強(qiáng)度（信噪比），使干擾信號(hào)相對(duì)更弱。

• 特定波長(zhǎng) & 窄帶濾光： 選擇特定波長(zhǎng)（如紅外）激光，并在接收端使用非常窄的帶通光學(xué)濾光片，只允許激光波長(zhǎng)通過(guò)，極大抑制環(huán)境光和其他波長(zhǎng)光源的干擾（這也是抵抗非電磁干擾的重要手段）。

• 精密準(zhǔn)直： 保證光束高度平行和聚焦，提高光能利用率，減少散射光干擾。

2. 電路設(shè)計(jì) - 核心抗干擾環(huán)節(jié)：

• 硬件濾波： 在信號(hào)鏈路的多個(gè)環(huán)節(jié)（前置放大后、主放大前后、比較器前）設(shè)置不同截止頻率的低通、帶通濾波器，專門(mén)針對(duì)電磁干擾的典型頻段（如高頻噪聲、開(kāi)關(guān)電源噪聲）進(jìn)行濾除。模擬濾波是抗EMI的第一道防線。

• 數(shù)字濾波： 對(duì)于數(shù)字化后的信號(hào)或觸發(fā)邏輯，采用軟件算法（如移動(dòng)平均、中值濾波、小波去噪）進(jìn)一步去除干擾毛刺。這通常在微控制器或FPGA中實(shí)現(xiàn)。

• 低噪聲、高共模抑制比設(shè)計(jì)： 前置放大器（尤其是跨阻放大器）采用低噪聲器件和設(shè)計(jì)，并具有高的共模抑制比，能有效抑制電源波動(dòng)和共模干擾。

• 多重濾波：

• 差分信號(hào)傳輸： 在接收端內(nèi)部電路（從探測(cè)器到處理電路）和/或接收端到外部采集設(shè)備之間，盡可能采用差分信號(hào)傳輸（如LVDS），利用其強(qiáng)大的抗共模干擾能力。

• 精確閾值設(shè)置與遲滯： 比較器電路設(shè)置合適的觸發(fā)閾值，并加入遲滯功能，防止信號(hào)在閾值附近抖動(dòng)引起的誤觸發(fā)。

• 智能觸發(fā)邏輯： 結(jié)合多道光幕的邏輯關(guān)系（如“與”邏輯）來(lái)判斷是否為真實(shí)彈丸穿過(guò)，而非單點(diǎn)干擾。例如，只有相鄰兩道（或多道）光幕在極短時(shí)間內(nèi)相繼被遮擋才判定為有效觸發(fā)。

3. 電磁屏蔽與接地：

• 全金屬屏蔽外殼： 發(fā)射端和接收端的外殼采用導(dǎo)電性良好的金屬材料（如鋁合金、銅）制造，并確保所有接縫處良好接觸（使用EMI襯墊），形成完整的法拉第籠，屏蔽外部電磁波進(jìn)入內(nèi)部電路。這是硬件層面抗EMI有效的手段之一。

• 關(guān)鍵電路局部屏蔽： 對(duì)內(nèi)部最敏感的前置放大電路等部分，可增加額外的局部屏蔽罩。

• 信號(hào)線屏蔽： 所有外部連接線（電源線、信號(hào)輸出線）必須使用屏蔽電纜。屏蔽層在設(shè)備端單點(diǎn)良好接地，避免形成地環(huán)路引入干擾。

• 科學(xué)接地系統(tǒng)： 建立低阻抗、單點(diǎn)或混合接地系統(tǒng)（根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)），確保干擾電流有良好的泄放路徑，避免在信號(hào)地上產(chǎn)生壓降干擾信號(hào)。設(shè)備外殼、電纜屏蔽層、內(nèi)部電路地的連接需精心設(shè)計(jì)。

4. 電源管理：

• 低噪聲線性電源： 優(yōu)先使用低噪聲的線性穩(wěn)壓電源為敏感模擬電路供電，避免開(kāi)關(guān)電源的紋波噪聲。

• 開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)化： 若必須使用開(kāi)關(guān)電源（效率高、功率大），則需選用高品質(zhì)、低EMI的模塊，并加強(qiáng)其輸出端的濾波（π型濾波、共模電感）。

• 電源隔離： 在電源輸入端加入電源隔離模塊（如隔離變壓器、DC-DC隔離模塊），切斷傳導(dǎo)干擾的路徑。

• 去耦電容： 在芯片電源引腳就近放置適當(dāng)容值的去耦電容（通常大小電容并聯(lián)），為高頻噪聲提供低阻抗回路。

5. 元器件與工藝選擇：

• 多層板設(shè)計(jì)（至少4層），提供完整的地平面和電源平面。

• 敏感模擬電路與數(shù)字電路分區(qū)布局。

• 關(guān)鍵信號(hào)線（如探測(cè)器輸出到前置放大）盡量短，走線平滑，避免銳角。

• 良好的電源分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。

• 必要時(shí)對(duì)關(guān)鍵信號(hào)線進(jìn)行包地處理。

• 高EMC等級(jí)器件： 選擇本身電磁兼容性能好的元器件。

• 高質(zhì)量PCB設(shè)計(jì)：

應(yīng)用場(chǎng)景

• 測(cè)試： 火炮、器械的彈丸初速測(cè)量（測(cè)速靶）、立靶密集度測(cè)量（坐標(biāo)靶）是最主要的應(yīng)用場(chǎng)景，這些場(chǎng)合電磁干擾（炮口電弧、雷達(dá)、通信設(shè)備）非常強(qiáng)。

• 高壓電氣設(shè)備測(cè)試： 在高壓開(kāi)關(guān)分合閘、電弧實(shí)驗(yàn)等場(chǎng)合，監(jiān)測(cè)電弧發(fā)生位置或高速飛濺物。

• 工業(yè)自動(dòng)化： 在存在大功率變頻器、電焊機(jī)、感應(yīng)加熱等強(qiáng)干擾源的工廠環(huán)境中，進(jìn)行高速物體計(jì)數(shù)、位置檢測(cè)或安全防護(hù)。

• 特殊環(huán)境科研： 需要在強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境中進(jìn)行高速運(yùn)動(dòng)物體探測(cè)的科學(xué)研究。