[發明專利]用于測量輕氣炮毫米級彈丸速度的激光光幕遮擋式測速系統

無效

• 申請號: 201310556457.6
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN103592458A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 張偉;鄧云飛;祁楷峰;張欣宇;任鵬;宋林
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01P3/68
• 分類號: G01P3/68
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及一種測量輕氣炮毫米級彈丸速度的實驗裝置，屬于地面超高速撞擊模擬實驗領域。

背景技術

在輕氣炮超高速撞擊實驗中，撞擊速度是描述空間碎片狀態，分析碎片和防護層材料動態特性的一個最重要參數，因此在地面超高速撞擊模擬實驗中必須準確測得實驗彈丸的速度。但是在實驗中彈丸發射速度很高(一般在每秒幾千米的速度量級上)，尺寸比較小(現在主要研究的是毫米級彈丸)，并且彈丸材料包含金屬和非金屬，所以在實驗中對彈丸速度的測量既是一個重點，也是一個難點。

輕氣炮通常使用磁感應測速方法測量彈丸速度，這種方法結構簡單，經濟性好，但是彈丸材料必須是導體材料，否則得不到感應信號，而且當彈丸體積過小時，感生電流的磁場不能引起原磁場的明顯變化，從而導致測速的失敗。為解決上述問題，人們又發展了激光測速系統并在輕氣炮上獲得了成功應用。對于激光測速方法而言，現有遮斷式激光光束測速法遇到了彈丸偏離軸線過多時將無法遮斷光束而導致測速失敗的困難。

上述方法的精度低，對于速度小于7km/s、質量大于1.5mg的鋁制彈丸進行測量時成功率低，需要多次重復試驗，導致試驗成本很高。

發明內容

本發明目的是為了解決現有輕氣炮毫米級彈丸速度測量方法精度低；成功率低，需要重復試驗，導致試驗成本高的問題，提供了一種用于測量輕氣炮毫米級彈丸速度的激光光幕遮擋式測速系統。

本發明所述用于測量輕氣炮毫米級彈丸速度的激光光幕遮擋式測速系統，它包括激光測速儀、激光發射裝置、激光光幕接收裝置、測速信號顯示裝置和測速通道，

輕氣炮彈丸發射裝置的出口端連接測速通道，測速通道相對面上設置激光發射裝置和激光光幕接收裝置，激光光幕接收裝置的測速信號輸出端連接激光測速儀的測速信號輸入端，激光測速儀的顯示信號輸出端與測速信號顯示裝置的顯示信號輸入端相連。

本發明的優點：本發明所述用于測量輕氣炮毫米級彈丸速度的激光光幕遮擋式測速系統可對速度小于7km/s、質量大于1.5mg的鋁制彈丸進行0.01m/級別的精確速度測量，提高了彈丸速度的測量精度，減少了因速度測量不準而產生的重復試驗，進而降低了試驗成本。

附圖說明

圖1是本發明所述用于測量輕氣炮毫米級彈丸速度的激光光幕遮擋式測速系統的結構示意圖；

圖2是本發明所述用于測量輕氣炮毫米級彈丸速度的激光光幕遮擋式測速系統的彈丸測速原理圖；

圖3是紅光半導體激光器的結構示意圖；

圖4是圖3的右視圖；

圖5是硅光二極管光電探測器的結構示意圖；

圖6是圖5的右視圖；

圖7是激光測速儀的具體電路圖。

具體實施方式

具體實施方式一：下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述用于測量輕氣炮毫米級彈丸速度的激光光幕遮擋式測速系統，它包括激光測速儀1、激光發射裝置2、激光光幕接收裝置3、測速信號顯示裝置4和測速通道6，

輕氣炮彈丸發射裝置5的出口端連接測速通道6，測速通道6相對面上設置激光發射裝置2和激光光幕接收裝置3，激光光幕接收裝置3的測速信號輸出端連接激光測速儀1的測速信號輸入端，激光測速儀1的顯示信號輸出端與測速信號顯示裝置4的顯示信號輸入端相連。

具體實施方式二：本實施方式對實施方式一作進一步說明，激光發射裝置2包括n個紅光半導體激光器2-1，激光光幕接收裝置3包括n個硅光二極管光電探測器3-1，n個紅光半導體激光器2-1和n個硅光二極管光電探測器3-1構成n組光幕發射接收結構，n組光幕發射接收結構的光幕平行，每組光幕發射接收結構包括1個紅光半導體激光器2-1和1個硅光二極管光電探測器3-1，該組光幕發射接收結構中的紅光半導體激光器2-1發射的光幕被該組中的硅光二極管光電探測器3-1接收，n為自然數，且n=3-10。

激光發射裝置2所獲取光幕的高度為20mm，寬度為2mm，波長為650nm，并且光強可以調節。

激光光幕接收裝置3的光敏面直徑為1mm，響應時間為22ns,靈敏度為0.62μA/μW，暗電流為50nA，結電容為30pf，響應頻譜范圍為400μm～1100μm。