CN108036683B - 一种弹丸后效区的速度测量装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弹丸后效区的速度测量装置，包括测速舱、冲力触发感应装置、弹丸、第一计时器和处理单元，所述测速舱通过法兰盘与弹管出射口连接设置，所述法兰盘与弹管螺纹连接，且所述测速舱内设置有供弹丸飞行的弹道，至少一组所述冲力触发感应装置设置在测速舱内，且所述冲力触发感应装置间距设置在弹丸的飞行路径上，所述冲力触发感应装置的信号输出端与第一计时器的信号输入端连接，所述第一计时器的信号输出端与处理单元的信号输入端连接。本发明提供一种弹丸后效区的速度测量装置及其方法，可准确测量后效区的速度变化。

Description

一种弹丸后效区的速度测量装置及其方法

技术领域

本发明属于弹丸测速领域，特别涉及一种弹丸后效区的速度测量装置及其方法。

背景技术

弹丸从弹管发射出去之后的速度测量是在一直不断研究的课题，也具有较大的实际意义，弹丸从弹管的出射口飞出之后，在气体的推力作用下，弹丸仍会继续加速一段距离，然后才进入减速飞行，在该加速段的距离内称为后效区，只有对后效区的速度进行准确测量、并确定后效区的长度范围等才能反应弹丸的实际运动状态和弹丸速度的变化范围，目前弹丸出射口的速度测量多是通过光靶、区截法等方式，操作简单，但是测量不够准确，在弹管出射口也会产生烟雾和闪光影响到测量结果，而且也无法测量后效区的运动速度变化。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种弹丸后效区的速度测量装置及其方法，可准确测量后效区的速度变化。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种弹丸后效区的速度测量装置，包括测速舱、冲力触发感应装置、弹丸、第一计时器和处理单元，所述测速舱通过法兰盘与弹管出射口连接设置，所述法兰盘与弹管螺纹连接，且所述测速舱内设置有供弹丸飞行的弹道，至少一组所述冲力触发感应装置设置在测速舱内，且所述冲力触发感应装置间距设置在弹丸的飞行路径上，所述冲力触发感应装置的信号输出端与第一计时器的信号输入端连接，所述第一计时器的信号输出端与处理单元的信号输入端连接。

进一步的，还包括激光收发模块、光电转换单元和第二计时器，所述弹丸的外壁上涂覆有荧光层，所述荧光层可反射激光光线，所述测速舱的一侧壁体上贯通开设有若干透光孔，若干透光孔沿弹丸飞行方向等距间隔设置在一组冲力触发感应装置之间，所述透光孔内均设置有光纤，所述光纤与激光收发模块连接设置，所述激光收发模块与光电转换单元连接设置，所述第二计时器的信号输入端与光电转换单元的信号输出端连接，所述第二计时器的信号输出端与处理单元的信号输入端连接。

进一步的，所述荧光层环设在弹丸的外壁上，且所述荧光层的宽度小于或等于两倍的透光孔直径值。

进一步的，所述一组冲力触发感应装置包含两个相互间距设置的冲力触发感应装置，且其中一个冲力触发感应装置相邻靠近弹管出射口设置。

进一步的，所述冲力触发感应装置包括插接板、应变片和应变触发片，所述插接板可拆卸的插设在测速舱内，所述插接板上贯通开设有供弹丸穿过的弹孔，所述插接板内开设有至少一侧开口的凹腔，所述凹腔垂直于弹丸的飞行方向；所述应变片和应变触发片均设置在凹腔内，所述应变触发片与应变片连接，至少所述应变触发片上的部分区域伸入到弹孔内，且所述弹丸穿过弹孔时触碰到应变触发片并使应变片发生应变信号；所述应变片与第一计时器连接。

进一步的，所述应变触发片为薄纸片，且所述应变触发片覆盖弹孔设置，所述应变触发片一侧与应变片牵拉设置，且另一侧通过固定件固定设置。

进一步的，所述应变片横设在凹腔内的开口一侧，且所述应变片与凹腔的两内壁间隙设置，应变片与凹腔的内壁构成两条缝隙，所述应变触发片的一侧可插入其中一条缝隙，且另一侧弯折后插入另一条缝隙中。

一种弹丸后效区的速度测量的方法，包括以下步骤：

一、预装阶段：将应变触发片与应变片连接安装后，通过插接板插设在测速舱内；两个冲力触发感应装置间距设置，且其中一个冲力触发感应装置靠近弹管出射口设置；激光收发模块通过光纤向测速舱内垂直发射激光光线；

二、信号收集阶段：弹丸从弹管出射口飞出后，先经过第一个冲力触发感应装置，并同时触发第一计时器开始计时；弹丸穿过第一个冲力触发感应装置后，在测速舱内继续飞行，当荧光层接触到激光光线时，荧光层反射激光光线并使激光光线沿光纤返回，反射光线经由光电转换单元转换成电信号，使第二计时器开始计时；

随弹丸的继续飞行，荧光层依次反射各激光光线，反射光线经由光电转换单元转换成电信号，使第二计时器依次分步计时，记录多个时间数据；

直至弹丸穿过第二个冲力触发感应装置，第一计时器停止计时；

三、速度处理阶段：处理单元从第一计时器和第二计时器获得时间数据，并通过数据处理获得弹丸速度。

有益效果：本发明通过在弹丸出射后的路径上设置测速舱，并通过冲力触发感应装置计算弹丸穿过后的时间，弹丸穿过应变触发片时使应变触发片拉动应变片产生应力变化，并通过电阻信号变化计时，其结构简单，不需要复杂的光路，可以适应多种场合和环境；同时，通过弹丸上的荧光层反射激光光线，测量弹丸在各区间段内的速度变化，准确的反应弹丸在后效区运动的速度轨迹，并同时可根据测量的速度变化规律反应出后效区的长度。

附图说明

附图1为本发明的整体结构的内部结构剖视图；

附图2为本发明的整体结构示意图；

附图3为本发明的冲力触发感应装置示意图；

附图4为本发明的冲力触发感应装置的侧向剖视图；

附图5为本发明的冲力触发感应装置的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1和附图2所示，一种弹丸后效区的速度测量装置，包括测速舱1、冲力触发感应装置2、弹丸5、第一计时器13和处理单元12，所述测速舱1通过法兰盘3与弹管4出射口连接设置，所述法兰盘3与弹管螺纹连接，增加测速舱与弹管4的稳定性，保证每次测量的系统误差一致，在法兰盘3的内部装有消音装置，减小实验测量时的噪音；且所述测速舱1内设置有供弹丸5飞行的弹道14，至少一组所述冲力触发感应装置2设置在测速舱1内，两个冲力触发感应装置2为一组，且所述冲力触发感应装置2间距设置在弹丸5的飞行路径上，弹丸5飞行时可穿过并触发冲力触发感应装置2，使之产生信号变化，并通过应变仪计时或者第一计时器计时，计算弹丸在后效区的平均速度，所述冲力触发感应装置2的信号输出端与第一计时器13的信号输入端连接，所述第一计时器13的信号输出端与处理单元12的信号输入端连接。通过在弹丸出射后的路径上设置测速舱，并通过冲力触发感应装置计算弹丸穿过后的时间，弹丸穿过应变触发片时使应变触发片拉动应变片产生应力变化，并通过电阻信号变化计时，其结构简单，不需要复杂的光路，可以适应多种场合和环境。

还包括激光收发模块9、光电转换单元10和第二计时器11，所述弹丸5的外壁上涂覆有荧光层6，所述荧光层6可反射激光光线，所述测速舱1的一侧壁体上贯通开设有若干透光孔7，若干透光孔7沿弹丸飞行方向等距间隔设置在一组冲力触发感应装置2之间，所述透光孔7内均设置有光纤8，所述光纤8与激光收发模块9连接设置，所述激光收发模块9与光电转换单元10连接设置，所述第二计时器11的信号输入端与光电转换单元10的信号输出端连接，所述第二计时器11的信号输出端与处理单元12的信号输入端连接。通过弹丸上的荧光层反射激光光线，测量弹丸在各区间段内的速度变化，准确的反应弹丸在后效区运动的速度轨迹，并且根据各区间段的速度计算弹丸在后效区的加速度变化，并同时可根据测量的速度及加速度变化规律反应出后效区的长度。

所述荧光层6环设在弹丸5的外壁上，且所述荧光层6的宽度小于或等于两倍的透光孔7直径值，透光孔7直径与光纤的直径大小等同，由于弹丸速度较快，且光纤直径较小，在荧光层反射光线时，略大于透光孔的荧光层宽度可以较好的反射激光光线，而且该反射光线可以近似地看作是瞬时的反射光线，使弹丸床一个透光孔时，第二计时器只产生一个计时信号，保证数据的准确性，同时减少由于荧光层过宽时导致的计时信号延长，计时不准或者缠身误差计时信号的情况，因此，荧光层最佳的宽度为一倍的透光孔直径到两倍的透光孔直径之间。

所述一组冲力触发感应装置2包含两个相互间距设置的冲力触发感应装置2，且其中一个冲力触发感应装置2相邻靠近弹管出射口设置。由于弹丸发射后，在弹管出射口会产生闪光和烟雾现象，通过靠近弹管出射口的冲力触发感应装置，可有效地将烟雾和闪光隔离，减少其对测速舱内部造成干扰；而且其中一个冲力触发感应装置2靠近弹管出射口设置，可准确地反应弹丸出射后的整个后效区区间的弹丸速度。

如附图3和附图4所示，所述冲力触发感应装置2包括插接板23、应变片24和应变触发片22，所述插接板23可拆卸的插设在测速舱1内，方便对应变片的更换，所述插接板23上贯通开设有供弹丸5穿过的弹孔21，所述插接板23内开设有至少一侧开口的凹腔27，所述凹腔27垂直于弹丸5的飞行方向；所述应变片24和应变触发片22均设置在凹腔27内，所述应变触发片22与应变片24连接，至少所述应变触发片22上的部分区域伸入到弹孔21内，且所述弹丸5穿过弹孔21时触碰到应变触发片22并使应变片24发生应变信号；所述应变触发片22可以时略微伸出一截的塑料片或者是金属片等，使弹丸通过时可触动该塑料片或金属片，并使应变片产生应变信号；所述应变片24与第一计时器13连接，使第一计时器终止计时，该时间即为弹丸在后效区的其中一段区间中的运行时间，根据该段距离值可通过处理单元计算获得弹丸的平均速度；通过冲力触发感应装置计算弹丸穿过后的时间，其为机械结构，受环境及光照条件的影响较小，可适应多种场合，弹丸穿过应变触发片时使应变触发片拉动应变片产生应力变化，并通过电阻信号变化使第一计时器计时或者通过应变仪处理后进行计时。

在插接板23的底部设置有两个定位销26，在测速舱1的壁体上设置有与所述定位销26配合的定位孔，使每次插接板安装后仍能保持较稳定的位置，减小误差。

所述应变触发片22为薄纸片，且所述应变触发片22覆盖弹孔21设置，所述应变触发片22一侧与应变片24牵拉设置，且另一侧通过固定件25固定设置。所述固定件25为螺栓，所述螺栓旋合设置在插接板上并与凹腔27连通，将薄纸片的一侧固定，使其紧绷并产生一定的张紧力，在弹丸穿过时，冲击力可使薄纸片触发应变片产生应变信号，同时薄纸片容易获得，便宜，使用方便，适合实验时的大量使用，而且弹丸的冲击力可轻易冲破薄纸片，避免对弹丸的速度造成干扰或者速度损失。而且，薄纸片完全覆盖弹孔21，也可防止弹管出射口的烟雾或闪光对测速舱内的其他区域造成干扰。

如附图5所示，所述应变片24横设在凹腔27内的开口一侧，且所述应变片24与凹腔27的两内壁间隙设置，应变片24与凹腔的内壁构成两条缝隙30，所述应变触发片22的一侧可插入其中一条缝隙30，且另一侧弯折后插入另一条缝隙30中，其安装方便，结构简单，而且可使应变片的触发效果较好。

一种弹丸后效区的速度测量的方法，包括以下步骤：

一、预装阶段：将应变触发片与应变片连接安装后，通过插接板插设在测速舱内；两个冲力触发感应装置间距设置，且其中一个冲力触发感应装置靠近弹管出射口设置；激光收发模块通过光纤向测速舱内垂直发射激光光线；

二、信号收集阶段：弹丸从弹管出射口飞出后，先经过第一个冲力触发感应装置，并同时触发第一计时器开始计时；弹丸穿过第一个冲力触发感应装置后，在测速舱内继续飞行，当荧光层接触到激光光线时，荧光层反射激光光线并使激光光线沿光纤返回，反射光线经由光电转换单元转换成电信号，使第二计时器开始计时；

随弹丸的继续飞行，荧光层依次反射各激光光线，反射光线经由光电转换单元转换成电信号，使第二计时器依次分步计时，记录多个时间数据；

直至弹丸穿过第二个冲力触发感应装置，第一计时器停止计时；

三、速度处理阶段：处理单元从第一计时器和第二计时器获得时间数据，并通过数据处理获得弹丸速度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种弹丸后效区的速度测量装置，其特征在于：包括测速舱（1）、冲力触发感应装置（2）、弹丸（5）、第一计时器（13）和处理单元（12），所述测速舱（1）通过法兰盘（3）与弹管出射口连接设置，所述法兰盘（3）与弹管螺纹连接，且所述测速舱（1）内设置有供弹丸（5）飞行的弹道（14），至少一组所述冲力触发感应装置（2）设置在测速舱（1）内，且所述冲力触发感应装置（2）间距设置在弹丸（5）的飞行路径上，所述冲力触发感应装置（2）的信号输出端与第一计时器（13）的信号输入端连接，所述第一计时器（13）的信号输出端与处理单元（12）的信号输入端连接；

还包括激光收发模块（9）、光电转换单元（10）和第二计时器（11），所述弹丸（5）的外壁上涂覆有荧光层（6），所述荧光层（6）可反射激光光线，所述测速舱（1）的一侧壁体上贯通开设有若干透光孔（7），若干透光孔（7）沿弹丸飞行方向等距间隔设置在一组冲力触发感应装置（2）之间，所述透光孔（7）内均设置有光纤（8），所述光纤（8）与激光收发模块（9）连接设置，所述激光收发模块（9）与光电转换单元（10）连接设置，所述第二计时器（11）的信号输入端与光电转换单元（10）的信号输出端连接，所述第二计时器（11）的信号输出端与处理单元（12）的信号输入端连接；

所述冲力触发感应装置（2）包括插接板（23）、应变片（24）和应变触发片（22），所述插接板（23）可拆卸的插设在测速舱（1）内，所述插接板（23）上贯通开设有供弹丸（5）穿过的弹孔（21），所述插接板（23）内开设有至少一侧开口的凹腔（27），所述凹腔（27）垂直于弹丸（5）的飞行方向；所述应变片（24）和应变触发片（22）均设置在凹腔（27）内，所述应变触发片（22）与应变片（24）连接，至少所述应变触发片（22）上的部分区域伸入到弹孔（21）内，且所述弹丸（5）穿过弹孔（21）时触碰到应变触发片（22）并使应变片（24）发生应变信号；所述应变片（24）与第一计时器（13）连接；

所述应变触发片（22）为薄纸片，且所述应变触发片（22）覆盖弹孔（21）设置，所述应变触发片（22）一侧与应变片（24）牵拉设置，且另一侧通过固定件（25）固定设置；

所述应变片（24）横设在凹腔（27）内的开口一侧，且所述应变片（24）与凹腔（27）的两内壁间隙设置，应变片（24）与凹腔的内壁构成两条缝隙（30），所述应变触发片（22）的一侧可插入其中一条缝隙（30），且另一侧弯折后插入另一条缝隙（30）中。

2.根据权利要求1所述的一种弹丸后效区的速度测量装置，其特征在于：所述荧光层（6）环设在弹丸（5）的外壁上，且所述荧光层（6）的宽度小于或等于两倍的透光孔（7）直径值。

3.根据权利要求1所述的一种弹丸后效区的速度测量装置，其特征在于：所述一组冲力触发感应装置（2）包含两个相互间距设置的冲力触发感应装置（2），且其中一个冲力触发感应装置（2）相邻靠近弹管出射口设置。

4.一种如权利要求1所述的弹丸后效区的速度测量装置的速度测量的方法，其特征在于：包括以下步骤：

一、预装阶段：将应变触发片与应变片连接安装后，通过插接板插设在测速舱内；两个冲力触发感应装置间距设置，且其中一个冲力触发感应装置靠近弹管出射口设置；激光收发模块通过光纤向测速舱内垂直发射激光光线；

二、信号收集阶段：弹丸从弹管出射口飞出后，先经过第一个冲力触发感应装置，并同时触发第一计时器开始计时；弹丸穿过第一个冲力触发感应装置后，在测速舱内继续飞行，当荧光层接触到激光光线时，荧光层反射激光光线并使激光光线沿光纤返回，反射光线经由光电转换单元转换成电信号，使第二计时器开始计时；

随弹丸的继续飞行，荧光层依次反射各激光光线，反射光线经由光电转换单元转换成电信号，使第二计时器依次分步计时，记录多个时间数据；

直至弹丸穿过第二个冲力触发感应装置，第一计时器停止计时；

三、速度处理阶段：处理单元从第一计时器和第二计时器获得时间数据，并通过数据处理获得弹丸速度。

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