[实用新型]激光反射式空气炮弹丸测速系统

说明书

技术领域

本发明涉及激光测速领域，特别是涉及一种基于激光反射式的空气炮弹丸测速系统。

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、线圈靶和光幕靶作为触发计时信号的区截方法。

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。

采用线圈靶方案，其特点是使用螺线管线圈感应其产生的磁信号转换为电信号的装置，采集感应信号出现的时间，计算速度。该方案系统反应灵敏，但在抗干扰性和稳定性上有所欠缺。

采用光幕靶方案，其特点是借助于激光源发出的光转化为光幕。弹丸穿过时引起光通量变化，经光敏元件检测并转换为电信号，放大整形转换为电脉冲信号，计算速度。该方案测量精度高，但存在结构复杂，稳定性不高的缺点。

上述方法的共性都是定距离测时间，但是在机械设计和性能效率方面都有着不同程度的不足。经过对测量速度范围、稳定性、抗干扰性等方面的综合考虑，开发一种结构简单、高灵敏度、抗干扰性强、高量程等诸多优异性能的空气炮弹丸测速装置十分必要。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种激光反射式空气炮弹丸测速系统，能实现对实验目标发生碰撞前速度值的精密测量，激光反射式空气炮弹丸测速系统具有结构简单、非接触式、高灵敏度、抗干扰性强、高量程等诸多优异性能。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

激光反射式空气炮弹丸测速系统，包括光信号激发单元、光信号捕捉单元、光电转换单元和数据处理单元；所述光信号激发单元的信号输出端与光信号捕捉单元的信号输入端连接，光信号捕捉单元的信号输出端与光电转换单元的信号输入端连接，所述光电转换单元的信号输出端与数据处理单元的信号输入端连接。

进一步的，所述光信号激发单元包括空气炮弹丸捕捉器、空气炮弹丸和漫反射激光源，所述空气炮弹丸捕捉器为直线非透明材质管道，管道的内径与空气炮弹丸最大直径采用间隙配合，所述漫反射激光源在空气炮弹丸捕捉器同轴心位置且与空气炮弹丸捕捉器出口处维持等效无限远间距。

进一步的，所述空气炮弹丸捕捉器出口内壁处设置两个光纤探头靶安装孔。

进一步的，所述光信号捕捉单元包括前光纤探头靶和后光纤探头靶，前光纤探头靶和后光纤探头靶分别内嵌在空气炮弹丸捕捉器管道内壁设置的两个光纤探头靶安装孔中，其中后光纤探头靶靠近空气炮弹丸捕捉器出口。

进一步的，所述空气炮弹丸作为测速目标，空气炮弹丸的弹头表面经过特殊涂层工艺处理，使空气炮弹丸的弹头表面具有增强漫反射光强的性能，所述空气炮弹丸的弹头表面特殊涂层在空气炮弹丸轴线上的有效长度L₁、空气炮弹丸弹头表面特殊涂层的最大直径处的直径前光纤探头靶测量点和后光纤探头靶测量点相对于弹丸捕捉器的轴线距离L₂三者之间的关系满足

进一步的，所述光电转换单元包括两个光电二极管和脉冲发生器，两个光电二极管分别与前光纤探头靶和后光纤探头靶末端相连，两个光电二极管的店电信号输出端分别连接脉冲发生器两端。

进一步的，所述数据处理单元包括包括计时仪、微处理器、存储器和显示器，数据处理单元以微处理器为中心，计时仪、存储器和显示器分别与微处理器相连。

有益效果：本发明的一种激光反射式空气炮弹丸测速系统，包括光信号激发单元、光信号捕捉单元、光电转换单元、数据处理和储存单元。能实现对实验目标发生碰撞前速度值的精密测量。采用光纤探头靶捕捉漫反射光源信号的方式在机械机构和稳定性上要优于光幕靶方案，克服了接触式测量法在量程和精度上的不足，在抗干扰性和稳定性上也高于线圈靶方案。综合所述：激光反射式空气炮弹丸测速系统具有结构简单、非接触式、高灵敏度、抗干扰性强、高量程等诸多优异性能。

附图说明

图1为本实用新型的原理结构示意图；

图2为对光纤探头靶安装孔的位子限定示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。