CN104776969B - 一种光敏充气靶标 - Google Patents
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Abstract
一种光敏充气靶标，包括充气靶标本体，充气靶标本体内置有信号采集与发射装置，信号采集与发射装置能够获取照射在充气靶标本体上的激光光斑位置信息并向外发射，充气靶标本体的表面贴覆有光敏元件，光敏元件与所述信号采集与发射装置连接，使所述光敏元件感应光束并输出电信号给所述信号采集与发射装置。光敏元件采用层状结构贴覆在所述充气靶标本体的至少部分表面。在所述光敏元件的外部设有透光的防热结构。所述防热层、隔热层和阻气层选用轻质可折叠的柔性耐高温材料，材料具有透光性，使外部照射的激光光束能透射到光敏元件上。本发明硬件系统简单，成本低廉，避免了在碰撞过程产生大量碎片，适用于高速碰撞试验中飞行物体的打击精度评估。
Description
技术领域
本发明涉及一种光敏充气靶标，用于高速碰撞试验过程中对飞行物体进行测量和分析，属于碰撞试验设备领域。
背景技术
现有技术中对碰撞试验进行测量和分析的系统并不多，例如：
现有技术一：专利申请号为201410441054.1公开的名称为《一种新型的滚石冲击碰撞试验系统》的发明申请，其本身采用了加载架、加载电机、丝杆升降机、测力传感器、弹簧加载套、导向套、弹簧导向杆、弹簧、试件加载头、试件夹具、气缸、试件碰撞板、支架和高速摄像机等设备，其数据采集主要依靠高速摄像机采集图像，而且由于滚石本身速度并不高，所以据发明人推断，该系统不能应用于高速飞行物体的碰撞试验的数据采集工作。
现有技术二：专利申请号为201410195084.9公开的名称为《轨道车辆实车对撞试验系统》的发明申请，采用安装有专用软件的中央控制台、发射器和摆放在同一钢轨上实车和模拟车等结构，模拟车面向实车的一端从外到内顺序安装匀力板和测力传感器阵列，该端部侧面悬臂安装撞击测速装置和高速摄影装置；在撞击试验过程中：模拟车静止，发射器在有效行程内对实车进行加速，实车经过一定距离的无动力自由滑行后与静止在轨道上的模拟车发生碰撞，实车自由滑行的距离至少为发射器有效行程的1.1倍；实车与模拟车发生碰撞时的试验撞击速度为设定撞击速度的1-2倍，最低的试验撞击速度不低于每小时25公里；给模拟车配置发射器后，能够实现在同一轨道上两运动物体的相向或追尾的撞击试验。在该试验系统进行试验的过程中，其采用高速摄影装置与测力传感器阵列进行数据采集，技术方案本身不能对飞行的物体进行数据采集，而且其技术方案也不涉及对飞行物体的精确度进行测量，不能计算飞行物体的脱靶量。
现有技术三：专利申请号为201410432159.0公开的名称为《一种具有声光复合定位自动报靶的射击训练装置》的发明申请，其主要采用有靶架本体(1)、靶标(2)、激光光源(3)、光敏感器(4)、声波传感器(5)和声光复合信号处理电路板(6)。靶标(2)置于靶架本体(1)的前面板上，声波传感器(5)安装在靶架本体(1)的四周，激光光源(3)安装在靶架本体(1)的上面板或者下面板，光敏感器(4)安装在激光光源(3)的扫描范围里。该发明采用了声波与激光光幕相结合的自动报靶方式，声波覆盖全部靶标的定位，激光光幕覆盖使用率最高的光-声重叠区域定位，取长补短，能保证在靶标损耗的情况下不漏报，报靶精度高。但该技术方案并不涉及对靶标的改进和设计，所以仍有进一步改进的空间。
现有技术四：专利号为201020613673.1公开的名称为《一种监测桥梁结构相对位移的激光装置》的实用新型专利，由多个相邻的箱体组成,每个箱体由一基座固定于监测点底部,箱体外部是封装罩,在箱体内部基座下方固定一个双向铰链,双向铰链连接一根连杆,连杆下方连接一夹具,夹具夹住一个激光发射器,激光发射器对准封装罩前面板的通孔,前面板的通孔对准相邻箱体封装罩背板上的激光标靶,标靶上有光敏传感器接收激光发射器信号。发明的优点是结构简单,传感误差易控制；被测量的两点之间不需要任何连接,布设方便；能够直接测量结构上满足通视条件的任意两点之间的相对位移；监测数据的实时与同步性。但与现有技术三一样，该激光装置的技术方案并不涉及对靶标的改进和设计。
发明内容
为提高对高速碰撞试验中飞行物体的脱靶量的测量精度，本发明提供了一种光敏充气靶标。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来具体实现：
一种光敏充气靶标，包括充气靶标本体，所述充气靶标本体内置有信号采集与发射装置，所述信号采集与发射装置能够获取照射在充气靶标本体上的激光光斑位置信息并向外发射，所述充气靶标本体的表面贴覆有光敏元件，所述光敏元件与所述信号采集与发射装置连接，使所述光敏元件感应光束并输出电信号给所述信号采集与发射装置。
优选的，所述光敏元件采用柔性光敏元件。
更进一步优选的，所述光敏元件采用层状结构贴覆在所述充气靶标本体的至少部分表面。
进一步的，在所述光敏元件的外部设有透光的防热结构。
更进一步的，所述防热结构设有多层，包括位于外侧的防热层，用于承受高温，阻隔热流；位于中间的隔热层，用于阻止热量向光敏充气靶标本体内部传递；位于内侧、与所述柔性光敏元件接触的阻气层，用于阻止气体渗透，保持光敏充气靶标本体结构的形状。
优选的，所述防热层、隔热层和阻气层选用轻质可折叠的柔性耐高温材料，材料具有透光性，使外部照射的激光光束能透射到光敏元件上。
所述信号采集与发射装置贴敷在充气靶标本体底部的内表面，辅助用于充气靶标在空中的姿态稳定。
所述充气靶标本体采用可充气的球状结构。
所述防热层、隔热层和阻气层采用PVC材料，主要成份为聚氯乙烯，具有较好的耐热性、韧性和延展性。这种表面膜的最上层是漆，中间的主要成分是聚氯乙烯，最下层是背涂粘合剂，其厚度大约为0.3mm至0.7mm。由于PVC整套生产过程都是在高温下(滚压机内温度达到220度)进行的，这就使PVC膜具有高抗光性和耐火性。此外，PVC材料还具有轻质、隔热、保温、防潮、阻燃、施工简便，抗弯强度及冲击韧性强，破裂时延伸度较高等特点。
由于PVC材料兼具有防热、隔热和阻气的能力，因此防热层、隔热层和阻气层可以通过PVC薄膜材料直接实现。
光敏元件可以采用非晶硅柔性电池、铜铟镓硒柔性电池、有机柔性太阳能电池或染料敏化柔性太阳能电池。以染料敏化柔性太阳能电池为例，通过运用纳米技术，形成10um厚的光学透明薄膜，其转换效率已经达到7.1％，电流密度达到12mA/cm。
本发明具有以下有益效果：硬件系统简单，成本低廉，避免了在碰撞过程产生大量碎片，适用于高速碰撞试验中飞行物体的打击精度评估。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的结构图。
图2是光敏元件和防热结构的结构图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例中所述一种光敏充气靶标，包括充气靶标本体1，所述充气靶标本体1内置有信号采集与发射装置6，所述信号采集与发射装置能够获取照射在充气靶标本体1上的激光光斑位置信息并向外发射，所述充气靶标本体1的表面贴覆有光敏元件2，所述光敏元件2与所述信号采集与发射装置6连接，使所述光敏元件2感应光束并输出电信号给所述信号采集与发射装置6。
优选的，所述光敏元件2采用柔性光敏元件，采用柔性光敏元件，可以使所述光敏元件与所述充气靶标本体的结合更好。
更进一步优选的，所述光敏元件2采用层状结构贴覆在所述充气靶标本体1的至少部分表面，基于本领域技术人员的认识，所述光敏元件2可以贴覆在所述充气靶标本体1的部分表面，也可以贴覆在所述充气靶标本体1的全部表面。
如图2所示，进一步的，在所述光敏元件的外部设有透光的防热结构，透光的防热结构可以使光束透射并使所述光敏元件易于接收到光束。
更进一步的，所述防热结构设有多层，包括位于外侧的防热层3，用于承受高温，阻隔热流；位于中间的隔热层4，用于阻止热量向光敏充气靶标本体内部传递；位于内侧、与所述光敏元件接触的阻气层5，用于阻止气体渗透，保持光敏充气靶标本体结构的形状。
优选的，所述防热层3、隔热层4和阻气层5选用轻质可折叠的柔性耐高温材料，材料具有透光性，使外部照射的激光光束能透射到光敏元件上。
如图1所示，所述信号采集与发射装置6贴敷在充气靶标本体底部的内表面，辅助用于充气靶标在空中的姿态稳定。
所述充气靶标本体1采用可充气的球状结构，但根据本领域技术人员所知的技术常识，所述充气靶标本体也可以采用其他的封闭状结构，如椭圆形或多边形，但优选为球形或足球型。
所述防热层、隔热层和阻气层采用PVC材料，主要成份为聚氯乙烯，具有较好的耐热性、韧性和延展性。这种表面膜的最上层是漆，中间的主要成分是聚氯乙烯，最下层是背涂粘合剂，其厚度大约为0.3mm至0.7mm。由于PVC整套生产过程都是在高温下(滚压机内温度达到220度)进行的，这就使PVC膜具有高抗光性和耐火性。此外，PVC材料还具有轻质、隔热、保温、防潮、阻燃、施工简便，抗弯强度及冲击韧性强，破裂时延伸度较高等特点。
由于PVC材料兼具有防热、隔热和阻气的能力，因此防热层、隔热层和阻气层可以通过PVC薄膜材料直接实现。
光敏层可以采用非晶硅柔性电池、铜铟镓硒柔性电池、有机柔性太阳能电池或染料敏化柔性太阳能电池。以染料敏化柔性太阳能电池为例，通过运用纳米技术，形成10um厚的光学透明薄膜，其转换效率已经达到7.1％，电流密度达到12mA/cm。
本发明具有以下有益效果：硬件系统简单，成本低廉，避免了在碰撞过程产生大量碎片，适用于高速碰撞试验中飞行物体的打击精度评估。
最后应说明的是：以上所述仅为发明的优选实施例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种光敏充气靶标，包括充气靶标本体，其特征在于，所述充气靶标本体内置有信号采集与发射装置，所述信号采集与发射装置能够获取照射在充气靶标本体上的激光光斑位置信息并向外发射，所述充气靶标本体的表面贴覆有光敏元件，所述光敏元件与所述信号采集与发射装置连接，使所述光敏元件感应光束并输出电信号给所述信号采集与发射装置；
所述信号采集与发射装置贴敷在充气靶标本体底部的内表面，辅助用于充气靶标在空中的姿态稳定；在所述光敏元件的外部设有透光的防热结构。
2.如权利要求1所述的一种光敏充气靶标，其特征在于，所述光敏元件采用柔性光敏元件。
3.如权利要求2所述的一种光敏充气靶标，其特征在于，所述光敏元件采用层状结构贴覆在所述充气靶标本体的至少部分表面。
4.如权利要求1-3之一所述的一种光敏充气靶标，其特征在于，所述防热结构设有多层，包括位于外侧的防热层，用于承受高温，阻隔热流；位于中间的隔热层，用于阻止热量向光敏充气靶标本体内部传递；位于内侧、与所述光敏元件接触的阻气层，用于阻止气体渗透，保持光敏充气靶标本体结构的形状。
5.如权利要求4所述的一种光敏充气靶标，其特征在于，所述防热层、隔热层和阻气层选用轻质可折叠的柔性耐高温材料，材料具有透光性，使外部照射的激光光束能透射到光敏元件上。
6.如权利要求1所述的一种光敏充气靶标，其特征在于，所述充气靶标本体采用可充气的球状结构。
7.如权利要求4所述的一种光敏充气靶标，其特征在于，所述防热层、隔热层和阻气层采用PVC材料，主要成份为聚氯乙烯。
8.如权利要求7所述的一种光敏充气靶标，其特征在于，光敏元件采用非晶硅柔性电池、铜铟镓硒柔性电池、有机柔性太阳能电池或染料敏化柔性太阳能电池。
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