CN109580980A - 一种高速运动体速度检测系统及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速运动体速度检测系统及其检测方法，通过设置有检测装置，在检测装置内部设置有激光检测结构，通过运动体在检测通道中遮挡激光发射器发出的激光，使激光接收器不能接收到激光这样时间差，在根据运动体的长度，能够计算出运动体在此时的瞬时速度，这样就可以检测出在检测装置内距离发射管道不同距离处的运动体速度，最终可以估算出运动体飞行距离；同时设置有回收装置，通过运动体射入减速沙箱中，通过电磁力和弹簧弹性力对运动体进行减速，最终使运动体停止在减速沙箱内，从而完成的运动体的回收再利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种高速运动体检测技术领域，尤其涉及一种高速运动体速度检测系统及其检测方法。
背景技术
在设计和生产高速运动体时必须对高速运动体的性能进行检测，现阶段常用高速运动体的运动体撞击检测靶，再通过检测靶上的各种传感器感应高速运动体的撞击作用力，最后通过处理器将各种传感器的数据转换成高速运动体的冲击力、速度等各项性能，这样测试高速运动体的性能简单方便，但是测量的精度较低，同时作为实验运动体不能够再回收利用，这样就造成了高速运动体检测成本较高。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高速运动体速度检测系统及其检测方法能够解决上述问题。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种高速运动体速度检测系统：包括有发射装置、检测装置和回收装置；所述发射装置设置有发射管道，所述发射管道的出射口端与检测装置的检测通道入射口端设置在一起，所述发射管道与检测通道同轴设置；所述发射管道内设置有运动体，运动体从发射装置内射出后经过检测装置检测，最终被回收装置回收；设置有检测装置和回收装置对高速运动体的性能进行测验的同时起到了回收运动体在利用的作用。
所述回收装置包括有外保护箱体和减速沙箱，所述减速沙箱套设在外保护箱体内，所述外保护箱体与减速沙箱在靠近发射装置侧方设置入射端口，运动体经过入射端口射入到减速沙箱内；所述减速沙箱内设置有细沙，且细沙在减速沙箱内的密集程度沿运动体运动方向越来越大；所述减速沙箱的右端面与外保护箱体之间通过弹性结构弹性连接设置，且弹性结构的弹性方向与运动体运动方向相同；所述减速沙箱的右端面上设置有第一电磁铁，所述外保护箱体内右端面上设置有第二电磁铁，且在第一电磁铁与第二电磁铁通电时，第一电磁铁与第二电磁铁相斥设置。回收装置通过减速细沙对运动体进行减速，最终使运动体陷入细沙中，细沙起到了方便运动体的收集再利用。
进一步地，所述弹性结构包括有第一弹簧和第二弹簧，所述第二弹簧套设在第一弹簧外，且第二弹簧的长度大于第一弹簧长度，所述第一弹簧的一端固定设置在外保护箱体的右内侧壁上，另一端悬空设置，且第一弹簧悬空的一端上设置有第三压力感应器；所述第二弹簧的一端固定设置在外保护箱体的右内侧壁上，另一端设置在减速沙箱的右端面上。设置有弹性结构对减速沙箱进行减速，使减速沙箱的动能转化成弹性势能，起到了防止运动体击穿减速沙箱的作用。
进一步地，所述减速沙箱的外侧壁上设置有滚动滑轮，所述外保护箱体的内壁设置有限位凹槽，所述限位凹槽的长度方向与减速沙箱位移方向相同，所述限位凹槽的长度大于减速沙箱的最大位移长度；所述滚动滑轮滚动设置在限位凹槽内；当减速沙箱向右位移时，滚动滑轮沿限位凹槽长度方向向右滚动。通过滚动滑轮滚动设置在限位凹槽中，一方面滚动滑轮对减速沙箱起到了支撑作用，另一方面限位凹槽对滚动滑轮的滚动方向进行了限制，也是减速沙箱只能沿弹药前进的方向运动。
进一步地，所述检测装置内部设置有若干检测点，第一检测点设置在靠近发射管道的出射口端的检测通道内，其余若干检测点依次等距设置；若干所述检测点上设置激光检测结构，所述激光检测结构包括有激光发射器和激光接收器，所述激光发射器通过螺纹连接固定设置在检测通道侧壁检测点上，且激光发射器的发射端垂直与检测通道的长度方向发射激光；所述激光接收器镶嵌设置在对应激光照射的内壁处。通过运动体遮挡激光发射器发出的激光，使激光发射器不能够发射电性号给信号处理器，这样就可以算出运动体在检测点处飞行的时间，在通过运动体本身的长度可以计算此时运动体瞬时速度。
进一步地，所述检测装置的上顶部设置有信号处理器，所述激光发射器与信号处理器之间电性连接；所述激光接收器的信号输出端与信号处理器信号输入端信号连接。
进一步地，所述发射装置包括有高压室，所述高压室的出气端与发射管道进气端之间设置有电磁阀，所述高压室的尾部连接设置有高压气管，通过高压泵将空气从所述高压气管向高压室内腔充入；所述高压室内腔壁的形状呈向高压室出气端弧形聚拢设置；所述运动体设置在发射管道内靠近高压室的一端处，且所述运动体呈长圆柱状设置，所述运动体表面涂有黑色涂料；所述运动体的尾部设置有第二压力感应器。将运动体表面涂成黑色，为了更加具有遮光效果，使运动体遮挡激光的效果更好。
进一步地，所述高压室设置有测量内腔压力的第一压力传感器。
一种高速运动体速度检测方法：
步骤一，通过高压泵向高压室内充入定量的空气，使第一压力传感器感应到高压室内气压达到检测标准气压；
步骤二，对激光检测结构通电使激光发射器发射的激光能够被激光接收器接收，并通过信号处理器对激光接收器的接受激光信号进行线性处理。
步骤三，打开高压室与发射管道之间的电磁阀，使运动体在空气压力的作用下快速通过检测通道，其中运动体通过第一检测点时，运动体遮挡住激光，使第一检测点处激光接收器发出电性号给信号处理器，当运动体通过第一检测点时，激光接收器接受到激光发射器发出的激光，此时激光接收器停止给信号处理器电性号；信号处理器记录得到激光接收器电性号的时间差；
步骤四，运动体通过其他检测点时，运动体遮挡住激光，使该检测点处激光接收器发出电性号给信号处理器，当运动体通过该检测点时，激光接收器接受到激光发射器发出的激光，此时激光接收器停止给信号处理器电性号；信号处理器记录得到激光接收器电性号的时间差；
步骤五，通过运动体的长度及运动体通过第一检测点的时间差，可以算出运动体在刚出发射管道的瞬时速度，在通过第二压力感应器读出此时空气对运动体的冲击作用力；
步骤六，依次算出运动体通过各个检测点的平均速度，将各个平均速度绘制到“距离—速度”坐标图表内，并用平滑的曲线依次连接，并通过曲线预测运动体的飞行距离。
有益效果：本发明的一种高速运动体速度检测系统及其检测方法，通过设置有检测装置，在检测装置内部设置有激光检测结构，通过运动体在检测通道中遮挡激光发射器发出的激光，使激光接收器不能接收到激光这样时间差，在根据运动体的长度，能够计算出运动体在此时的瞬时速度，这样就可以检测出在检测装置内距离发射管道不同距离处的运动体速度，最终可以估算出运动体飞行距离；同时设置有回收装置，通过运动体射入减速沙箱中，通过电磁力和弹簧弹性力对运动体进行减速，最终使运动体停止在减速沙箱内，从而完成的运动体的回收再利用。
附图说明
附图1为本发明的整体结构示意图；
附图2为本发明的发射装置及检测装置剖面结构示意图；
附图3为本发明的激光发射器的安装结构示意图；
附图4为本发明的回收装置的剖面结构示意图；
附图5为本发明的回收装置的局部放大结构示意图；
附图6为本发明的弹性结构的结构示意图。
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1～6所述的一种高速运动体速度检测系统：包括有发射装置1、检测装置2和回收装置3；所述发射装置1设置有发射管道11，所述发射管道11的出射口端与检测装置2的检测通道21入射口端设置在一起，所述发射管道11与检测通道21同轴设置；所述发射管道11内设置有运动体4，运动体4从发射装置1内射出后经过检测装置2检测，最终被回收装置3回收；所述回收装置3包括有外保护箱体31和减速沙箱32，所述减速沙箱32套设在外保护箱体31内，所述外保护箱体31与减速沙箱32在靠近发射装置2侧方设置入射端口，运动体4经过入射端口射入到减速沙箱32内；所述减速沙箱32内设置有细沙321，且细沙321在减速沙箱32内的密集程度沿运动体4运动方向越来越大，当运动体4射入减速沙箱32内时，一部分动能转化成摩擦力，摩擦力作用在减速沙箱32上使减速沙箱32沿运动体4射入方向移动，另一部分动能使运动体4在减速沙箱32内相对移动，当细沙321的密集程度越来越大时，运动体4动能转化成摩擦力越大，最终使运动体4与减速箱体32没有相对位移；所述减速沙箱32的右端面与外保护箱体31之间通过弹性结构33弹性连接设置，且弹性结构33的弹性方向与运动体4运动方向相同；所述弹性结构33包括有第一弹簧331和第二弹簧332，所述第二弹簧332套设在第一弹簧331外，且第二弹簧332的长度大于第一弹簧331长度，所述第一弹簧331的一端固定设置在外保护箱体31的右内侧壁上，另一端悬空设置，且第一弹簧331悬空的一端上设置有第三压力感应器34；所述第二弹簧332的一端固定设置在外保护箱体31的右内侧壁上，另一端设置在减速沙箱32的右端面上；直至所述减速沙箱32的右端面上设置有第一电磁铁322，所述外保护箱体31内右端面上设置有第二电磁铁311，且在第一电磁铁322与第二电磁铁311通电时，第一电磁铁322与第二电磁铁311相斥设置；当减速箱体32压缩弹簧结构直至减速箱体压在第三压力感应器上34时，此时第三压力感应器34将信号传递给控制器，控制器控制第一电磁铁311和第二电磁铁322通电产生相斥力阻碍减速沙箱32的移动，且当第三压力感应器34所受压力越大时，流过第一电磁铁311和第二电磁铁322的电流越强，其产生的斥力越大，阻碍减速沙箱32的移动的效果更好。
所述减速沙箱32的外侧壁上设置有滚动滑轮323，所述外保护箱体31的内壁设置有限位凹槽312，所述限位凹槽312的长度方向与减速沙箱32位移方向相同，所述限位凹槽312的长度大于减速沙箱32的最大位移长度；所述滚动滑轮323滚动设置在限位凹槽312内；当减速沙箱32向右位移时，滚动滑轮323沿限位凹槽312长度方向向右滚动；滚动滑轮323滚动设置在限位凹槽312中，一方面滚动滑轮323对减速沙箱32起到了支撑作用，另一方面限位凹槽312对滚动滑轮323的滚动方向进行了限制，也是减速沙箱32只能沿运动体4前进的方向运动。
所述检测装置2内部设置有若干检测点，第一检测点22设置在靠近发射管道11的出射口端的检测通道21内，其余若干检测点依次等距设置；若干所述检测点上设置激光检测结构，所述激光检测结构包括有激光发射器23和激光接收器24，所述激光发射器23通过螺纹连接设置在检测通道21侧壁检测点上的螺纹凹槽221内，且激光发射器23的发射端垂直与检测通道21的长度方向发射激光，激光稳定性高，在被运动体4遮挡后，不易在运动体表面发生漫反射；所述激光接收器24镶嵌设置在对应激光照射的内壁处，激光接收器23接收激光反应灵敏，精度高，便于测量运动体4飞过检测点的飞行时间差。所述检测装置2的上顶部设置有信号处理器25，所述激光发射器23与信号处理器25之间电性连接；所述激光接收器24的信号输出端与信号处理器25信号输入端信号连接；通过信号处理器25记录激光接收器24发出信号的时间差，在根据运动体4的长度算出运动体4在此处的飞行速度。。
所述发射装置1包括有高压室12，所述高压室12的出气端与发射管道11进气端之间设置有电磁阀13，电磁阀13便于控制高压室12与发射管道11是否连通；所述高压室12的尾部连接设置有高压气管14，通过高压泵15将空气从所述高压气管14向高压室12内腔充入；所述高压室12设置有测量内腔压力的第一压力传感器121，第一压力传感器121能够及时观察高压室12内的气压，能够记录运动体4在发射管道11内加速运行时高压室12的压力变化；所述高压室12内腔壁的形状呈向高压室12出气端弧形聚拢设置；所述运动体4设置在发射管道11内靠近高压室12的一端处，且所述运动体4呈长圆柱状设置，所述运动体4表面涂有黑色涂料，将运动体表面涂成黑色，为了更加具有遮光效果，使运动体遮挡激光的效果更好；所述运动体4的尾部设置有第二压力感应器41，通过第二压力感应器41及时读出运动体4在发射管道11内所受压力变化。
一种高速运动体速度检测方法：包括有步骤一，通过高压泵15向高压室12内充入定量的空气，使第一压力传感器121感应到高压室12内气压达到检测标准气压；
步骤二，对激光检测结构通电使激光发射器23发射的激光能够被激光接收器24接收，并通过信号处理器25对激光接收器24的接受激光信号进行线性处理。
步骤三，打开高压室12与发射管道11之间的电磁阀13，使运动体4在空气压力的作用下快速通过检测通道21，其中运动体4通过第一检测点22时，运动体4遮挡住激光，使第一检测点22处激光接收器24发出电性号给信号处理器25，当运动体通过第一检测点22时，激光接收器24接受到激光发射器23发出的激光，此时激光接收器24停止给信号处理器25电性号；信号处理器25记录得到激光接收器24电性号的时间差；
步骤四，运动体通过其他检测点时，运动体4遮挡住激光，使该检测点处激光接收器24发出电性号给信号处理器25，当运动体通过该检测点时，激光接收器24接受到激光发射器23发出的激光，此时激光接收器24停止给信号处理器25电性号；信号处理器25记录得到激光接收器24电性号的时间差；
步骤五，通过运动体4的长度及运动体通过第一检测点22的时间差，可以算出运动体4在刚出发射管道11的瞬时速度，在通过第二压力感应器41读出此时空气对运动体4的冲击作用力；
步骤六，依次算出运动体4通过各个检测点的平均速度，在根据各个检测点距离发射管道出射口端的距离，将各个平均速度绘制到“距离—速度”坐标图表内，并用平滑的曲线依次连接，并通过曲线预测运动体4的飞行距离。就这样就可以根据测算出高速运动体在一定空气压强下，运动体4各处的动能及运动体4最远飞行距离。
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 (8)
1.一种高速运动体速度检测系统，其特征在于：包括有发射装置(1)、检测装置(2)和回收装置(3)；所述发射装置(1)设置有发射管道(11)，所述发射管道(11)的出射口端与检测装置(2)的检测通道(21)入射口端设置在一起，所述发射管道(11)与检测通道(21)同轴设置；所述发射管道(11)内设置有运动体(4)，运动体(4)从发射装置(1)内射出后经过检测装置(2)检测，最终被回收装置(3)回收；
所述回收装置(3)包括有外保护箱体(31)和减速沙箱(32)，所述减速沙箱(32)套设在外保护箱体(31)内，所述外保护箱体(31)与减速沙箱(32)在靠近发射装置(2)侧方设置入射端口，运动体(4)经过入射端口射入到减速沙箱(32)内；所述减速沙箱(32)内设置有细沙(321)，且细沙(321)在减速沙箱(32)内的密集程度沿运动体(4)运动方向越来越大；所述减速沙箱(32)的右端面与外保护箱体(31)之间通过弹性结构(33)弹性连接设置，且弹性结构(33)的弹性方向与运动体(4)运动方向相同；所述减速沙箱(32)的右端面上设置有第一电磁铁(322)，所述外保护箱体(31)内右端面上设置有第二电磁铁(311)，且在第一电磁铁(322)与第二电磁铁(311)通电时，第一电磁铁(322)与第二电磁铁(311)相斥设置。
2.根据权利要求1所述的一种高速运动体速度检测系统，其特征在于：所述弹性结构(33)包括有第一弹簧(331)和第二弹簧(332)，所述第二弹簧(332)套设在第一弹簧(331)外，且第二弹簧(332)的长度大于第一弹簧(331)长度，所述第一弹簧(331)的一端固定设置在外保护箱体(31)的右内侧壁上，另一端悬空设置，且第一弹簧(331)悬空的一端上设置有第三压力感应器(34)；所述第二弹簧(332)的一端固定设置在外保护箱体(31)的右内侧壁上，另一端设置在减速沙箱(32)的右端面上。
3.根据权利要求1所述的一种高速运动体速度检测系统，其特征在于：所述减速沙箱(32)的外侧壁上设置有滚动滑轮(323)，所述外保护箱体(31)的内壁设置有限位凹槽(312)，所述限位凹槽(312)的长度方向与减速沙箱(32)位移方向相同，所述限位凹槽(312)的长度大于减速沙箱(32)的最大位移长度；所述滚动滑轮(323)滚动设置在限位凹槽(312)内；当减速沙箱(32)向右位移时，滚动滑轮(323)沿限位凹槽(312)长度方向向右滚动。
4.根据权利要求1所述的一种高速运动体速度检测系统，其特征在于：所述检测装置(2)内部设置有若干检测点，第一检测点(22)设置在靠近发射管道(11)的出射口端的检测通道(21)内，其余若干检测点依次等距设置；若干所述检测点上设置激光检测结构，所述激光检测结构包括有激光发射器(23)和激光接收器(24)，所述激光发射器(23)通过螺纹连接固定设置在检测通道(21)侧壁检测点上，且激光发射器(23)的发射端垂直与检测通道(21)的长度方向发射激光；所述激光接收器(24)镶嵌设置在对应激光照射的内壁处。
5.根据权利要求4所述的一种高速运动体速度检测系统，其特征在于：所述检测装置(2)的上顶部设置有信号处理器(25)，所述激光发射器(23)与信号处理器(25)之间电性连接；所述激光接收器(24)的信号输出端与信号处理器(25)信号输入端信号连接。
6.根据权利要求1所述的一种高速运动体速度检测系统，其特征在于：所述发射装置(1)包括有高压室(12)，所述高压室(12)的出气端与发射管道(11)进气端之间设置有电磁阀(13)，所述高压室(12)的尾部连接设置有高压气管(14)，通过高压泵(15)将空气从所述高压气管(14)向高压室(12)内腔充入；所述高压室(12)内腔壁的形状呈向高压室(12)出气端弧形聚拢设置；所述运动体(4)设置在发射管道(11)内靠近高压室(12)的一端处，且所述运动体(4)呈长圆柱状设置，所述运动体(4)表面涂有黑色涂料；所述运动体(4)的尾部设置有第二压力感应器(41)。
7.根据权利要求1所述的一种高速运动体速度检测系统，其特征在于：所述高压室(12)设置有测量内腔压力的第一压力传感器(121)。
8.一种高速运动体速度检测方法，根据权利要求1～7任意一项，其特征在于：
步骤一，通过高压泵(15)向高压室(12)内充入定量的空气，使第一压力传感器(121)感应到高压室(12)内气压达到检测标准气压；
步骤二，对激光检测结构通电使激光发射器(23)发射的激光能够被激光接收器(24)接收，并通过信号处理器(25)对激光接收器(24)的接受激光信号进行线性处理。
步骤三，打开高压室(12)与发射管道(11)之间的电磁阀(13)，使运动体(4)在空气压力的作用下快速通过检测通道(21)，其中运动体(4)通过第一检测点(22)时，运动体(4)遮挡住激光，使第一检测点(22)处激光接收器(24)发出电性号给信号处理器(25)，当运动体通过第一检测点(22)时，激光接收器(24)接受到激光发射器(23)发出的激光，此时激光接收器(24)停止给信号处理器(25)电性号；信号处理器(25)记录得到激光接收器(24)电性号的时间差；
步骤四，运动体通过其他检测点时，运动体(4)遮挡住激光，使该检测点处激光接收器(24)发出电性号给信号处理器(25)，当运动体通过该检测点时，激光接收器(24)接受到激光发射器(23)发出的激光，此时激光接收器(24)停止给信号处理器(25)电性号；信号处理器(25)记录得到激光接收器(24)电性号的时间差；
步骤五，通过运动体(4)的长度及运动体通过第一检测点(22)的时间差，可以算出运动体(4)在刚出发射管道(11)的瞬时速度，在通过第二压力感应器(41)读出此时空气对运动体(4)的冲击作用力；
步骤六，依次算出运动体(4)通过各个检测点的平均速度，将各个平均速度绘制到“距离—速度”坐标图表内，并用平滑的曲线依次连接，并通过曲线预测运动体(4)的飞行距离。
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2019
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