[发明专利]一种非接触式空气炮测速设备及其方法

说明书

技术领域

本发明属于测速领域，尤其涉及一种非接触式空气炮测速设备及其方法。

背景技术

现阶段国内外普遍采用空气炮实验来模拟高速设备的发射、运动、碰撞等过程。空气炮高速弹丸发生碰撞前的速度的精密测量，是实验重复性和获得碰撞后相关参数和稳定性能分析的保证，直接关系到实验结果的可靠性。

在现有技术中广泛采用接触靶，采用接触靶方案，其特点是需要在弹道上固定一个真实存在的靶面，弹丸通过该靶面时产生信号，用示波器记录跳变时刻，计算速度。该方案原理和结构简单，但测量精度和量程上存在不足。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种对空气炮目标发生碰撞前速度值精密测量的非接触式空气炮测速设备及其方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种非接触式空气炮测速设备，包括空气炮发射管和弹丸测速管；所述空气炮发射管的发射弹道与弹丸测速管的测速弹道同轴心设置，所述测速弹道内径大于所述发射弹道内径；所述空气炮发射管包括管身和发射管头，所述发射管头细于所述管身尺寸；所述空气炮发射管前端的发射管头插入所述测速弹道的弹丸入口中；所述弹丸测速管上设置有弹丸速度测量单元所述弹丸测速管的测速弹道内壁涂有吸光涂层。

进一步，所述发射管头的管外壁上端沿管头长度方向一体化设置有条形限位台，所述条形限位台的台面还设置有螺纹限位盲孔，发射管头插入所述测速弹道的弹丸入口状态下，所述弹丸入口内壁上端的条形限位槽与所述条形限位台转动限位配合；所述弹丸测速管外壁上设置有限位通孔，且限位通孔与所述螺纹限位盲孔对应设置；

还包括轮盘销，所述轮盘销上的销轴可限位安装于限位通孔和所述螺纹限位盲孔中。

进一步，还包括防松弹簧；所述松弹簧套设于所述发射管头上，且所述防松弹簧呈压缩状设置于弹丸测速管和管身之间。

进一步，所述弹丸测速管的测速弹道的上壁沿轴线方向间距设置有两个检测孔，各所述检测孔内的检测部件包括紫外光发射头和可见光纤探头靶，且所述紫外光发射头和可见光纤探头靶之间设置有隔板，其中所述紫外光发射头的发射方向朝所述可见光纤探头靶侧倾斜。

进一步，所述弹丸速度测量单元包括紫外光激发模块、紫外光导纤维、主机、前光缆和后光缆；所述主机中包括光电转化单元；所述前光缆和后光缆内部设置有可见光导纤维；

所述紫外光激发模块的紫外光导出端与所述紫外光导纤维的紫外光导入端连接；所述紫外光导纤维的紫外光导出端与所述紫外光发射头的紫外光导入端连接；

所述可见光纤探头靶的可见光导出端与所述可见光导纤维的可见光导入端连接；所述可见光导纤维的可见光导出端与所述主机中光电转化单元的可见光捕捉端连接。

进一步，所述主机内还包括数据处理单元，数据处理单元包括计时仪、微处理器和存储器；数据处理单元以微处理器为中心，计时仪、存储器分别与微处理器信号传输连接，所述微处理器的信号输入端与各所述光电转化单元的信号输出端连接。

进一步，所述主机上还包括显示器和控制按键，所述显示器的信号输入端与所述微处理器的信号输出端连接；所述控制按键设置于所述显示器下方。

进一步，还包括空气炮弹丸，所述空气炮弹丸的弹体中部设置有一圈荧光染料槽，还包括O形弹性荧光染料带，所述弹性荧光染料带可粘附紫外光荧光染料，所述弹性荧光染料带紧密套设于所述荧光染料槽中，且套设状态下的所述弹性荧光染料带外径小于空气炮弹丸主体直径。

进一步，一种非接触式空气炮测速设备的方法，具体步骤如下：

步骤1：确定沿测速弹道的轴线方向的两所述检测孔相对距离，两所述紫外光激发模块同时连续向两所述紫外光导纤维导入紫外光，进而两所述紫外光发射头分别向两所述检测孔中连续导入紫外光；

步骤2：从空气炮弹丸发射筒发射出来的空气炮弹丸进入所述弹丸测速管的弹道中，并且沿弹道高速运动；

步骤3：空气炮弹丸上的弹性荧光染料带途径第一个所述检测孔时，第一个所述检测孔中紫外光发射头导出的紫外光被弹性荧光染料带捕捉，随即弹性荧光染料带产生荧光反应，弹性荧光染料带瞬间释放可见光，弹性荧光染料带产生的可见光被第一个所述检测孔中的所述可见光纤探头靶捕捉，并将捕捉到的可见光通过后光缆中的所述可见光导纤维传送到所述主机中的光电转化单元上，光电转化单元将电信号传送给脉冲发生器，随即脉冲发生器给计时仪开始信号；