Page 46 - 《应用声学》2019年第6期

948 2019 年 11 月

击穿高能电极空气间隙。点火电路中，市电输入经
0 引言
整流桥 D 3 给点火电容 C 1 充电，高压发生器输出端
和电容 C 1 的正负极分别经二极管 D 1 和 D 2 连接至
狙击手因其精确打击和一枪制敌能力，在现代
点火电极组的正负极。其中，电阻 R 1 和 R 2 用于控
战争中发挥着越来越重要的作用。对狙击手枪声信
号的有效探测有利于准确定位和压制敌方狙击手， 制点火电容 C 1 的充电速度和充电电压，二极管 D 1
用于阻止点火电容 C 1 放电过程中的漏电流窜入高
确保己方牢牢掌握战场主动权 [1] 。近年来，枪声信
压发生器内部，二极管 D 2 用于保护电容 C 1 的充电
号探测技术得到了广泛研究和应用，美、英、法等
回路器件避免被高压发生器T 1 的输出高压击穿。
国家已在此基础上开发出适合单兵背负、车载、舰
图 1(b) 中，市电输入正周期，电流经继电器
载和机载多种作战任务的一系列反狙击装备 [1−3] ；
国内围绕枪声信号特征分析 [4−5] 、枪声信号识别算 JK 3 、限流电阻R 3 、整流二极管D 4 对储能电容组C 2
充电；市电输入负周期，电流经整流二极管D 5 、限流
法 [6] 、声源定位和测距方法 [7−8] 等枪声探测技术中
电阻 R 3 和继电器 JK 3 对储能电容组 C 3 充电。当高
的关键问题进行了深入研究，并取得了丰硕成果。
能电极间的空气间隙被击穿时，电容组 C 2 和 C 3 串
面对未来战场上枪声探测型反狙击装备的严
联升压后进行大能量火花放电，发出爆震声实现枪
重威胁，为利用虚假目标欺骗和干扰敌方装备、隐
声模拟。
蔽和掩护己方狙击手，准确模拟枪声成为探索枪声
探测型反狙击装备对抗方法必须解决的关键问题， JK 1 D 1 D 2 R 1 JK 2
遗憾的是关于枪声模拟方法的研究成果鲜有公开

报道。本文利用点火电容放电所辐射的强电场击穿 U ᰴԍ ག༢ + C 1 D 3 AC
ԧၷ٨T 1 ႃౝ R 2 220 V
高能电极空气间隙，控制储能电容组火花放电发出
爆震声实现枪声模拟，设计了一种基于大能量火花
(a) ག༢ႃ᡹
放电的枪声模拟系统，对系统的工作原理进行了理
论分析和仿真验证，对所模拟枪声的声级以及时域 D 4
JK 3 R 3
和频域特性进行了试验测试。所模拟枪声与某型枪
AC
械真实射击枪声声级吻合、频谱变化规律一致，具 220 V R 4 C 2 C 2 C 2
有较好的一致性。 ᰴᑟ
ႃౝ

C 3 C 3 C 3
D 5
1 枪声模拟系统结构设计
(b) ϲᑟஊႃႃ᡹
1.1 电路设计
图 1 枪声模拟系统的电路结构
基于大能量火花放电的枪声模拟系统，通过将
Fig. 1 Principle diagram of circuit structure
电容组储存的电量瞬间集中放电来产生高声级爆
震声实现枪声模拟，储能电容组放电回路通断的可 1.2 放电极组设计
靠控制是此类系统设计的关键和难点。通常情况下， 枪声模拟系统的放电极组由两根点火电极和
储能电容组多用真空继电器控制放电回路通断 [9] ， 四根高能放电电极组成，结构如图 2 所示。六根电
但该方法成本高且继电器能控制的最大导通电流 极共圆心排布，点火电极位于高能放电电极所在圆
达不到枪声模拟的要求。 周的内侧，且点火电极高度低于高能放电电极，相
本文采用高压小电流击穿点火电极空气间隙 邻两电极间的圆心角为 60 。两根点火电极分别连
◦
实现点火电容放电回路通断控制，利用点火电容放 接至图 1(a) 中点火电极组的正负极处，不相邻的两
电辐射的强电场击穿高能电极空气间隙实现储能 根高能放电电极为一组，连接至图 1(b) 中高能放电
电容组放电回路通断的控制。该系统的主电路由一 电极组的正负极处。点火正负电极空气间隙的长度
组点火电路和两组储能放电电路组成，如图 1 所示。 为 d 1 ，每对高能放电电极空气间隙的长度为 d 2 ，点
图 1(a) 中，点火电路的高压发生器 T 1 将直流低电 火电极与高能放电电极之间的高度差为 h。为便于
压输入转换为小电流高压输出以击穿点火电极的 表述高能放电电极间的空气间隙，以两点火电极中
空气间隙，控制点火电容C 1 放电以辐射强电场用于 点为坐标原点，原点与点火负电极连线方向为 x 轴