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专利号: 2017100698318
申请人: 西安工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于激光反射式的空气炮弹丸测速装置,其特征在于:包括光信号激发单元(1)、光信号捕捉单元(2)、光电转换单元(3)和数据处理单元(4);所述光信号激发单元(1)的信号输出端与光信号捕捉单元(2)的信号输入端连接,光信号捕捉单元(2)的信号输出端与光电转换单元(3)的信号输入端连接,所述光电转换单元(3)的信号输出端与数据处理单元(4)的信号输入端连接;

所述光信号激发单元(1)包括空气炮弹丸捕捉器(5)、空气炮弹丸(6)和漫反射激光源(10),所述空气炮弹丸捕捉器(5)为直线非透明材质管道,管道的内径与空气炮弹丸(6)最大直径采用间隙配合,所述漫反射激光源(10)在空气炮弹丸捕捉器(5)同轴心位置且与空气炮弹丸捕捉器(5)出口处维持等效无限远间距;

所述空气炮弹丸捕捉器(5)出口内壁处设置两个光纤探头靶安装孔;

所述光信号捕捉单元(2)包括前光纤探头靶(7)和后光纤探头靶(8),前光纤探头靶(7)和后光纤探头靶(8)分别内嵌在空气炮弹丸捕捉器(5)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(8)靠近空气炮弹丸捕捉器(5)出口;

所述空气炮弹丸(6)作为测速目标,空气炮弹丸(6)的弹头表面经过特殊涂层工艺处理,使空气炮弹丸(6)的弹头表面具有增强漫反射光强的性能,所述空气炮弹丸(6)的弹头表面特殊涂层在空气炮弹丸(6)轴线上的有效长度L1、空气炮弹丸(6)弹头表面特殊涂层的最大直径处的直径 前光纤探头靶(7)测量点和后光纤探头靶(8)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所述空气炮弹丸捕捉器(5)管道内的后光纤探头靶(8)测量点与空气炮弹丸捕捉器(5)出口端面相对于弹丸捕捉器的轴线距离L3和空气炮弹丸捕捉器(5)内壁直径 之间满足

2.根据权利要求1所述的一种基于激光反射式的空气炮弹丸测速装置,其特征在于:所述光电转换单元(3)包括两个光电二极管(9)和脉冲发生器,两个光电二极管(9)分别与前光纤探头靶(7)和后光纤探头靶(8)末端相连,两个光电二极管(9)的电信号输出端分别连接脉冲发生器两端。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光反射式的空气炮弹丸测速装置,其特征在于:数据处理单元(4)包括包括计时仪、微处理器、存储器和显示器,数据处理单元(4)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。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光反射式的空气炮弹丸测速装置的方法,其特征在于包括以下步骤:

步骤1:确定光信号激发单元2中前光纤探头靶(7)测量点和后光纤探头靶(8)测量点的相对于弹丸捕捉器的轴线距离,同时漫反射激光源将平行于空气炮弹丸运动方向的光连续地导入弹丸捕捉器的弹丸出口管道使平行光能垂直射入弹丸捕捉器内部;

步骤2:空气炮弹丸捕捉器(5)入口捕捉到空气炮弹丸,空气炮弹丸沿着空气炮弹丸捕捉器(5)弹道高速运动,投射在空气炮弹丸(6)弹头表面的光在空气炮弹丸弹头处激发漫反射;

步骤3:空气炮弹丸途径前光纤探头靶(7)时,前光纤探头靶(7)捕捉漫反射光信号,并触发光电二极管(9),发光电二极管(9)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;

步骤4:空气炮弹丸途径后光纤探头靶(8)时,后光纤探头靶(8)捕捉漫反射光信号,并触发光电二极管(9),发光电二极管(9)将电信号传送给脉冲发生器,随即脉冲发生器给计时仪结束信号;

步骤5:计时仪将时间差数据传送给微处理器,微处理器用前光纤探头靶(7)测量点和后光纤探头靶(8)测量点的相对于弹丸捕捉器的轴线距离除以两通道时间差可计算弹丸出口平均速度,最后微处理器将得出的数据传送给显示器和存储器。