[發明專利]一種激光測量效應靶變形的方法

在審

• 申請號: 201510697977.8
• 申請日: 2015-10-23
• 公開（公告）號: CN105157597A
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 蔣海燕;董樹楠;蘇健軍;李芝絨;張玉磊;翟紅波;袁建飛
• 申請（專利權）人: 西安近代化學研究所
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01B11/22;G01F17/00
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 梁勇

技術領域

本發明屬于毀傷試驗測試領域，具體涉及一種激光測量效應靶變形的方法。

背景技術

沖擊波是彈藥/戰斗部的主要毀傷元之一，效應靶是用來反映彈藥/戰斗部爆炸沖擊波在空間某個位置上作用效果的重要手段，其在爆炸沖擊波作用下表面會產生具有空間軸對稱特性的凹坑，凹坑的最大深度H和體積V是表征沖擊波作用強度的重要參數。然而，目前缺少一種能夠快速、準確測量效應靶變形凹坑最大深度H和體積V的方法。

當前，研究人員主要使用水平刻度尺和垂直刻度尺來測量凹坑最大深度H(圖1所示)。對于變形凹坑體積V，則利用液體或顆粒填充物(如沙子)配合計量器具來測量(圖2所示)，首先用液體或顆粒填充物填滿凹坑，然后再將填充物放入體積計量器具中以獲取凹坑體積V，又或者將填充物放入質量計量器具，再經過換算得到凹坑體積V。

這種傳統的測量方法存在以下不足：①操作過程繁瑣，用時較長，尤其是凹坑體積V測量過程中的填充物填充和計量較慢，很難實現數據的現場獲取，為了控制試驗進度，通常在試驗完成后，再將效應靶從試驗現場運回，然后對其進行測量；②操作誤差大，測量穩定性差，一方面在運輸過程中，可能造成效應靶二次變形；另一面，所有測量步驟由人工手動完成，測量數據由測試人員讀取；此外，對于不同尺寸的效應靶，測量器具的量程和精度也不同，因此，在整個測量過程中人為造成的操作誤差大，測量穩定性難以控制；③需要專門對效應靶進行保存，以備在后續研究中查看效應靶凹坑的幾何形狀。

發明內容

本發明正是針對上述問題而設計提供了一種激光測量效應靶變形的方法，該方法采用激光測距技術，結合數值分析軟件的數據處理和分析手段，能夠快速和準確地獲取效應靶最大變形深度H和凹坑體積V，并能夠將效應靶的變形區域以三維計算機圖形的形式表現和存儲起來。

為了實現上述任務，本發明采取如下的技術解決方案：

一種激光測量效應靶變形的方法，在該方法中所用測量裝置包括：激光測量系統、數據記錄系統、數據自動處理程序；

所述測量系統由激光測距裝置和角度測量裝置組成，激光測距裝置用于測量激光光源到效應靶變形凹坑表面的距離，角度測量裝置用于測量激光光源轉過的角度；

數據記錄系統用于獲取測量系統測量的數據，并按先后順序保存各測點的測量數據，所述測量數據包括距離數據和角度數據；

計算機數據自動處理程序用于處理數據記錄系統保存的測量數據，通過計算獲得效應靶最大變形深度H，對各數據點進行擬合獲得凹坑母線，進一步計算獲得凹坑體積V，并合成凹坑三維空間圖形；

一種激光測量效應靶變形的方法，包括如下步驟：

(1)標定激光光源與效應靶的相對位置

將效應靶水平放置，使效應靶平面處于水平狀態，標出效應靶凹坑的最大深度點，即凹坑的幾何中心，記為o。調整激光測距裝置的位置，使激光測距裝置位于效應靶變形凹坑的正上方垂直于凹坑最大深度點o，即激光光源發射的光線垂直于效應靶平面且過最大深度點o，然后將其固定。

所述測距裝置位置固定后，可以在垂直平面0～360°范圍內轉動任意角度。

(2)數據采集

以凹坑的最大深度點o作為起始點，凹坑上緣為終點，轉動激光測距裝置，沿凹坑母線，間隔一定角度獲取激光光源到凹坑表面的直線距離和光源相對于起始點o轉過的角度，并按先后順序保存各測點的測量數據。

從起始點o到凹坑上緣共獲取了n+1組數據，將各組數據按先后順序記為0，1，2，……，n，各測點對應距離和角度分別記為L0，L1，L2，……，Ln和α0，α1，α2，……，αn。

則在測點0時，測量激光光源到最大深度點o的直線距離為L0，此時對應的角度α0＝0°；在測點1位置時，激光光源到凹坑表面的直線距離記為L1，相對起始點o轉過的角度記為α1；依次類推，當激光轉動到凹坑上緣時，激光光源到凹坑表面的直線距離為Ln，相對于起始點o轉過的角度為αn，如下表所示：