[實用新型]激光反射式空氣炮彈丸測速系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720117230.5
• 申請日: 2017-02-08
• 公開（公告）號: CN206440735U
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張寧超;王鵬;宋春煥;任娟;兀偉;敬偉
• 申請（專利權(quán)）人: 西安工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01P3/36
• 分類號: G01P3/36
• 代理公司: 北京科家知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11427
• 代理人: 莫文新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光測速領(lǐng)域，特別是涉及一種基于激光反射式的空氣炮彈丸測速系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)階段國內(nèi)外普遍采用空氣炮實驗來模擬高速設(shè)備的發(fā)射、運動、碰撞等過程?？諝馀诟咚購椡璋l(fā)生碰撞前的速度的精密測量，是實驗重復(fù)性和獲得碰撞后相關(guān)參數(shù)和穩(wěn)定性能分析的保證，直接關(guān)系到實驗結(jié)果的可靠性。

在現(xiàn)有技術(shù)中廣泛采用接觸靶、線圈靶和光幕靶作為觸發(fā)計時信號的區(qū)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(chǎn)生信號，用示波器記錄跳變時刻，計算速度。該方案原理和結(jié)構(gòu)簡單，但測量精度和量程上存在不足。

采用線圈靶方案，其特點是使用螺線管線圈感應(yīng)其產(chǎn)生的磁信號轉(zhuǎn)換為電信號的裝置，采集感應(yīng)信號出現(xiàn)的時間，計算速度。該方案系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，但在抗干擾性和穩(wěn)定性上有所欠缺。

采用光幕靶方案，其特點是借助于激光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)化為光幕。彈丸穿過時引起光通量變化，經(jīng)光敏元件檢測并轉(zhuǎn)換為電信號，放大整形轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，計算速度。該方案測量精度高，但存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，穩(wěn)定性不高的缺點。

上述方法的共性都是定距離測時間，但是在機械設(shè)計和性能效率方面都有著不同程度的不足。經(jīng)過對測量速度范圍、穩(wěn)定性、抗干擾性等方面的綜合考慮，開發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡單、高靈敏度、抗干擾性強、高量程等諸多優(yōu)異性能的空氣炮彈丸測速裝置十分必要。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種激光反射式空氣炮彈丸測速系統(tǒng)，能實現(xiàn)對實驗?zāi)繕?biāo)發(fā)生碰撞前速度值的精密測量，激光反射式空氣炮彈丸測速系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、非接觸式、高靈敏度、抗干擾性強、高量程等諸多優(yōu)異性能。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

激光反射式空氣炮彈丸測速系統(tǒng)，包括光信號激發(fā)單元、光信號捕捉單元、光電轉(zhuǎn)換單元和數(shù)據(jù)處理單元；所述光信號激發(fā)單元的信號輸出端與光信號捕捉單元的信號輸入端連接，光信號捕捉單元的信號輸出端與光電轉(zhuǎn)換單元的信號輸入端連接，所述光電轉(zhuǎn)換單元的信號輸出端與數(shù)據(jù)處理單元的信號輸入端連接。

進(jìn)一步的，所述光信號激發(fā)單元包括空氣炮彈丸捕捉器、空氣炮彈丸和漫反射激光源，所述空氣炮彈丸捕捉器為直線非透明材質(zhì)管道，管道的內(nèi)徑與空氣炮彈丸最大直徑采用間隙配合，所述漫反射激光源在空氣炮彈丸捕捉器同軸心位置且與空氣炮彈丸捕捉器出口處維持等效無限遠(yuǎn)間距。

進(jìn)一步的，所述空氣炮彈丸捕捉器出口內(nèi)壁處設(shè)置兩個光纖探頭靶安裝孔。

進(jìn)一步的，所述光信號捕捉單元包括前光纖探頭靶和后光纖探頭靶，前光纖探頭靶和后光纖探頭靶分別內(nèi)嵌在空氣炮彈丸捕捉器管道內(nèi)壁設(shè)置的兩個光纖探頭靶安裝孔中，其中后光纖探頭靶靠近空氣炮彈丸捕捉器出口。

進(jìn)一步的，所述空氣炮彈丸作為測速目標(biāo)，空氣炮彈丸的彈頭表面經(jīng)過特殊涂層工藝處理，使空氣炮彈丸的彈頭表面具有增強漫反射光強的性能，所述空氣炮彈丸的彈頭表面特殊涂層在空氣炮彈丸軸線上的有效長度L₁、空氣炮彈丸彈頭表面特殊涂層的最大直徑處的直徑前光纖探頭靶測量點和后光纖探頭靶測量點相對于彈丸捕捉器的軸線距離L₂三者之間的關(guān)系滿足

進(jìn)一步的，所述光電轉(zhuǎn)換單元包括兩個光電二極管和脈沖發(fā)生器，兩個光電二極管分別與前光纖探頭靶和后光纖探頭靶末端相連，兩個光電二極管的店電信號輸出端分別連接脈沖發(fā)生器兩端。

進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)處理單元包括包括計時儀、微處理器、存儲器和顯示器，數(shù)據(jù)處理單元以微處理器為中心，計時儀、存儲器和顯示器分別與微處理器相連。

有益效果：本發(fā)明的一種激光反射式空氣炮彈丸測速系統(tǒng)，包括光信號激發(fā)單元、光信號捕捉單元、光電轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)處理和儲存單元。能實現(xiàn)對實驗?zāi)繕?biāo)發(fā)生碰撞前速度值的精密測量。采用光纖探頭靶捕捉漫反射光源信號的方式在機械機構(gòu)和穩(wěn)定性上要優(yōu)于光幕靶方案，克服了接觸式測量法在量程和精度上的不足，在抗干擾性和穩(wěn)定性上也高于線圈靶方案。綜合所述：激光反射式空氣炮彈丸測速系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、非接觸式、高靈敏度、抗干擾性強、高量程等諸多優(yōu)異性能。

附圖說明

圖1為本實用新型的原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為對光纖探頭靶安裝孔的位子限定示意圖；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作更進(jìn)一步的說明。