[發明專利]一種基于光導纖維的空氣炮測速系統及其方法

在審

• 申請號: 201711020689.4
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107621204A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 王鵬;王啟揚;張寧超;宋春煥;任娟;兀偉;敬偉
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: F42B35/02
• 分類號: F42B35/02;G01P3/36;G01P11/00
• 代理公司: 無錫松禾知識產權代理事務所(普通合伙)32316
• 代理人: 朱亮淞

技術領域

本發明屬于速度測量領域，尤其涉及一種基于光導纖維的空氣炮測速系統及其方法。

背景技術

現階段國內外普遍采用空氣炮實驗來模擬高速設備的發射、運動、碰撞等過程。空氣炮高速彈丸發生碰撞前的速度的精密測量，是實驗重復性和獲得碰撞后相關參數和穩定性能分析的保證，直接關系到實驗結果的可靠性。

在現有技術中廣泛采用接觸靶、線圈靶和光幕靶作為觸發計時信號的區截方法。

采用接觸靶方案，其特點是需要在彈道上固定一個真實存在的靶面，彈丸通過該靶面時產生信號，用示波器記錄跳變時刻，計算速度。該方案原理和結構簡單，但測量精度和量程上存在不足。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種能實現對空氣炮目標發生碰撞前速度值精密測量的基于光導纖維的空氣炮測速系統及其方法。

技術方案：為實現上述目的，本發明的一種基于光導纖維的空氣炮測速系統，包括空氣炮彈丸、空氣炮彈丸發射筒和空氣炮彈丸測速筒；所述空氣炮彈丸發射筒可發射所述空氣炮彈丸；所述空氣炮彈丸測速筒的發射彈道與所述空氣炮彈丸發射筒的測速彈道同軸心設置，且所述空氣炮彈丸測速筒安裝在所述空氣炮彈丸發射筒的發射口；所述空氣炮彈丸測速筒上還設置有空氣炮彈丸測速單元。

進一步的，所述空氣炮彈丸發射筒的筒外壁橫截面輪廓為方形，所述空氣炮彈丸發射筒的下壁沿彈道方向分別前后固定設置有第一導柱座和第二導柱座；

所述空氣炮彈丸測速筒的筒外壁橫截面輪廓與空氣炮彈丸發射筒的筒外壁橫截面輪廓相同，所述空氣炮彈丸測速筒的下壁沿彈道方向分別前后固定設置有第三導柱座和第四導柱座；

所述空氣炮彈丸發射筒的發射口所在端面的四角處上設置有四個限位盲孔，所述空氣炮彈丸測速筒的彈丸捕捉端的端面四角處上設置有四個限位柱，四所述限位柱分別與四所述限位盲孔對應；

還包括定位導柱，所述定位導柱沿軸線方向依次包括導柱頭、光桿部和螺紋桿部，所述螺紋桿部對應旋設于第一導柱座和第二導柱座上的螺紋通孔中，所述光桿部依次可活動穿設入所述第三導柱座和所述第四導柱座上的通孔中，其中第一導柱座、第二導柱座、第三導柱座和所述第四導柱座上螺紋通孔和通孔同軸心設置，所述導柱頭上設置有六角旋槽，順向旋轉所述導柱頭可使空氣炮彈丸發射筒和空氣炮彈丸測速筒緊密配合。

進一步的，還包括張弛力彈簧，所述張弛力彈簧套設于所述定位導柱上的所述光桿部和螺紋桿部上，且成壓縮狀設置于第四導柱座和第一導柱座之間。

進一步的，所述空氣炮彈丸測速筒的彈道內壁上側沿軸線方向間距設置有兩個光纖探頭靶安裝孔。

進一步的，所述空氣炮彈丸測速單元包括主機、前光纜和后光纜；所述主機中包括紫外光激發單元和光電轉化單元；所述前光纜/后光纜中包括紫外光導纖維、可見光導纖維、紫外光發射頭和可見光纖探頭靶；所述紫外光發射頭和可見光纖探頭靶形成組，并共同嵌設于所述光纖探頭靶安裝孔中，且所述紫外光發射頭和可見光纖探頭靶的紫外發射端和可見光捕捉端與內部彈道對應，其中可見光纖探頭靶嵌入光纖探頭靶安裝孔內的深度大于紫外光發射頭的嵌入深度；

所述紫外光激發單元的紫外光導出端與所述紫外光導纖維的紫外光導入端連接；所述紫外光導纖維的紫外光導出端與所述紫外光發射頭的紫外光導入端連接；所述可見光纖探頭靶的可見光導出端與所述可見光導纖維的可見光導入端連接；所述可見光導纖維的可見光導出端與所述光電轉化單元的可見光捕捉端連接；

所述空氣炮彈丸的彈體中部設置有一圈熒光染料槽，還包括O形彈性熒光染料帶，所述彈性熒光染料帶可粘附紫外光熒光染料，所述彈性熒光染料帶緊密套設于所述熒光染料槽中，且套設狀態下的所述彈性熒光染料帶外徑小于空氣炮彈丸主體直徑。

進一步的，所述主機內還包括數據處理單元，數據處理單元包括計時儀、微處理器和存儲器；數據處理單元以微處理器為中心，計時儀、存儲器分別與微處理器信號傳輸連接，所述微處理器的信號輸入端與各所述光電轉化單元的信號輸出端連接。

進一步的，所述主機上還包括顯示器和控制按鍵，所述顯示器的信號輸入端與所述微處理器的信號輸出端連接；所述控制按鍵設置于所述顯示器下方。

進一步的，一種基于光導纖維的空氣炮測速系統的方法，：

具體步驟如下：