CN109238677B - 一种基于压电薄膜的球转子轨迹的实验室测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于测试技术领域，是一种基于压电薄膜的球转子轨迹的实验室测试方法，主要由底座、外壳、螺丝、离心簧、离心塞、离心子、压电薄膜阵列、上壳、球腔合件、电源及信号处理电路、球转子、假雷管、下壳、固定螺丝组成，通过球转子运动时压电薄膜阵列产生电压的工况，确定球转子的接触位置，分析球转子的运动轨迹。本发明的目的是提供一种球转子轨迹的实验室测试方法。

Description

一种基于压电薄膜的球转子轨迹的实验室测试方法

技术领域

本发明属于测试技术领域，涉及一种基于压电薄膜的球转子轨迹的实验室测试方法。

背景技术

在目前球转子设计中，实验室测试球转子的空间运动轨迹方法主要有画轨迹法、激光打标法以及磁场测试法：画轨迹法是将画笔置于球转子腔室上端的小孔内，使笔尖压触球转子；当球转子在旋转状态下开始相对于其腔室作转正运动时，画笔在球转子表面画出一条轨迹。采用该方法的缺点为实验中画笔与球转子的接触点必须确保位于离心机的旋转轴上，否则所得的球转子运动轨迹就会失真，如果画笔不在旋转轴上，会造成对实验结果的误判。另外画笔与球转子的紧密接触增加了球转子的摩擦力矩，改变了其运动条件和状态。激光打标法是采用激光打标机在球转子表面上刻痕的方法实现球转子运动轨迹的实验室测试，能够在不引入外力的条件下实现对其运动轨迹的标识，由于打标线宽和打标深度都很小，所以对球转子的质量及转动惯量的影响可以忽略不计。打出的轨迹线基本上能够如实反映出弹道环境条件下球转子的运动规律。但激光打标机造价较高，这就制约了激光打标机的普及应用。磁场测试法是在球转子中心放置磁性物体，利用球转子旋转时磁场的变化来反推球转子的运动轨迹。主要缺点在于增加磁性物体后球转子转动惯量发生了较大的变化，影响了球转子本身的运动轨迹。

发明内容

本发明为了克服上述已有技术的不足，提供一种基于压电薄膜的球转子轨迹的实验室测试方法。限于球转子的加工精度，球转子与球腔合件的接触属于点接触，不会形成面接触，由于球转子转正利用的是高速旋转时的陀螺效应，本发明利用了这一现象。球转子转动时挤压球腔合件，球腔合件挤压压电薄膜阵列获得电压，通过分析压电薄膜阵列的具体挤压位置的变化，来确定球转子的运动轨迹。

实验室模拟球转子的空间运动一般采用离心机来实现，离心机模拟弹丸的高速旋转。本发明是通过下列方案实现的：

（1）本发明主要由底座、外壳、螺丝、离心簧、离心塞、离心子、压电薄膜阵列、上壳、球腔合件、电源及信号处理电路、球转子、假雷管、下壳、固定螺丝组成；

（2）依据模拟实验时采用的具体离心机的接口结构设计底座，底座一般为圆柱体，底座通过螺纹或其它方式与离心机连接；

（3）外壳为尼龙材料，通过螺纹与底座固定；

（4）螺丝为标准的制式螺丝；

（5）离心簧放置在离心子和离心塞之间，与离心子共同形成球转子启动前的保险；

（6）离心塞放置于离心簧后，与上壳之间为螺纹连接；

（7）离心子放置于球转子的限位孔中，在克服离心簧的抗力前，限制了球转子的运动；

（8）压电薄膜阵列由压电薄膜块组成，呈球形布置，每一块压电薄膜块单独编号；

（9）上壳为尼龙材料制成，通过螺丝与下壳固定；

（10）球腔合件采用尼龙材料，为了降低摩擦力，在球腔合件内部涂二硫化钼；

（11）电源及信号处理电路主要完成识别压电薄膜阵列中具体是什么编号的压电薄膜块产生电压及产生电压的时刻；

（12）球转子采用制式球转子；

（13）假雷管选用与真雷管相同的同等质量、同等体积的等效替代物，避免出现安全事故；

（14）下壳采用尼龙材料，与上壳通过螺丝连接；

（15）固定螺丝采用制式螺丝，用于连接外壳和下壳；

（16）测试开始后，启动离心机，当离心机达到预定转速后，在离心力作用下离心子克服离心簧的抗力，解除对球转子的保险，球转子开始转动，在离心力作用下球转子的某一点挤压球腔合件，球腔合件被挤压的点挤压压电薄膜阵列，被挤压的压电薄膜块产生电压，通过电源及信号处理电路记录被挤压的压电薄膜块的编号及产生电压的时刻，将球转子转正过程中的所有被挤压的压电薄膜块的编号及产生电压的时刻记录下来；通过分析压电薄膜块产生电压的时刻及编号，确定球转子的接触位置，分析球转子的运动轨迹。

在球转子的设计当中，靶场射击是检验球转子隔爆性能和转正时间的重要手段，但靶场试验，由于费用高，以及不可重复性，将使检验费用加大。对于球转子的设计，反复靶场试验是不合算的，这也不利于获得球转子的相关参数。采用实验室的模拟测试手段，可以真实再现球转子的运动过程，试验费用便宜，对于这些产品的设计和检验是非常有利的。本发明与现有技术相比，主要优点该测试方法对球转子的运动轨迹基本没有影响。

附图说明

图1为测试方法示意图。

图2为局部放大的压电薄膜阵列的示意图。

图中：1、底座，2、外壳，3、螺丝，4、离心簧，5、离心塞，6、离心子，7、压电薄膜阵列，8、上壳，9、球腔合件，10、电源及信号处理电路，11、球转子，12、假雷管，13、下壳，14、固定螺丝，15、压电薄膜块。

具体实施方式

测试装置主要由底座（1）、外壳（2）、螺丝（3）、离心簧（4）、离心塞（5）、离心子（6）、压电薄膜阵列（7）、上壳（8）、球腔合件（9）、电源及信号处理电路（10）、球转子（11）、假雷管（12）、下壳（13）、固定螺丝（14）组成；依据模拟实验时采用的具体离心机的接口结构设计底座（1），底座（1）一般为圆柱体，底座（1）通过螺纹或其它方式与离心机连接；外壳（2）为尼龙材料，通过螺纹与底座（1）固定；螺丝（3）为标准的制式螺丝；离心簧（4）放置在离心子（6）和离心塞（5）之间，与离心子（6）共同形成球转子（11）启动前的保险；离心塞（5）放置于离心簧（4）后，与上壳（8）之间为螺纹连接；离心子（6）放置于球转子（11）的限位孔中，在克服离心簧（4）的抗力前，限制了球转子（11）的运动；压电薄膜阵列（7）由压电薄膜块（15）组成，呈球形布置，每一块压电薄膜块（15）单独编号；上壳（8）为尼龙材料制成，通过螺丝（3）与下壳（13）固定；球腔合件（9）采用尼龙材料，为了降低摩擦力，在球腔合件（9）内部涂二硫化钼；电源及信号处理电路（10）主要完成识别压电薄膜阵列（7）具体是什么编号的压电薄膜块（15）产生电压及产生电压的时刻；球转子（11）采用制式球转子；假雷管（12）选用与真雷管相同的同等质量、同等体积的等效替代物，避免出现安全事故；下壳（13）采用尼龙材料，与上壳通过螺丝（3）连接；固定螺丝（14）采用制式螺丝，用于连接外壳（2）和下壳（13）。

作用过程

测试开始后，启动离心机，当离心机达到预定转速后，在离心力作用下离心子（6）克服离心簧（4）的抗力，解除对球转子（11）的保险，球转子（11）开始转动，在离心力作用下球转子（11）的某一点挤压球腔合件（9），球腔合件（9）被挤压的点挤压压电薄膜阵列（7），被挤压的压电薄膜块（15）产生电压，通过电源及信号处理电路（10）记录被挤压的压电薄膜块（15）的编号及产生电压的时刻，将球转子（11）转正过程中的所有被挤压的压电薄膜块（15）的编号及产生电压的时刻记录下来；通过分析压电薄膜块（15）产生电压的时刻及编号，确定球转子（11）的接触位置，分析球转子（11）的运动轨迹。

安装方式

安装时首先在球转子（11）上安装假雷管（12），然后将球转子（11）安装在球腔合件（9）中，球腔合件（9）外安装压电薄膜阵列（7），安装完成后放置于上壳（8）中，并依次安装离心子（6）、离心簧（4）、离心塞（5）、电源及信号处理电路（10），然后安装下壳（13）、外壳（2）及底座（1）。

Claims (1)

1.一种基于压电薄膜的球转子轨迹的实验室测试方法，其特征在于：

（1）测试装置由底座、外壳、螺丝、离心簧、离心塞、离心子、压电薄膜阵列、上壳、球腔合件、电源及信号处理电路、球转子、假雷管、下壳、固定螺丝组成；

（2）依据模拟实验时采用的具体离心机的接口结构设计底座，底座为圆柱体，底座通过螺纹或其它方式与离心机连接；

（3）外壳为尼龙材料，通过螺纹与底座固定；

（4）螺丝为标准的制式螺丝；

（5）离心簧放置在离心子和离心塞之间，与离心子共同形成球转子启动前的保险；

（6）离心塞放置于离心簧后，与上壳之间为螺纹连接；

（7）离心子放置于球转子的限位孔中，在克服离心簧的抗力前，限制了球转子的运动；

（8）压电薄膜阵列由压电薄膜块组成，呈球形布置，每一块压电薄膜块单独编号；

（9）上壳为尼龙材料制成，通过螺丝与下壳固定；

（10）球腔合件采用尼龙材料，为了降低摩擦力，在球腔合件内部涂二硫化钼；

（11）电源及信号处理电路主要完成识别压电薄膜阵列中具体是什么编号的压电薄膜块产生电压及产生电压的时刻；

（12）球转子采用制式球转子；

（13）假雷管选用与真雷管相同的同等质量、同等体积的等效替代物，避免出现安全事故；

（14）下壳采用尼龙材料，与上壳通过螺丝连接；

（15）固定螺丝采用制式螺丝，用于连接外壳和下壳；

（16）测试开始后，启动离心机，当离心机达到预定转速后，在离心力作用下离心子克服离心簧的抗力，解除对球转子的保险，球转子开始转动，在离心力作用下球转子的某一点挤压球腔合件，球腔合件被挤压的点挤压压电薄膜阵列，被挤压的压电薄膜块产生电压，通过电源及信号处理电路记录被挤压的压电薄膜块的编号及产生电压的时刻，将球转子转正过程中的所有被挤压的压电薄膜块的编号及产生电压的时刻记录下来；通过分析压电薄膜块产生电压的时刻及编号，确定球转子的接触位置，分析球转子的运动轨迹。

Images