CN109870287B - 发火电容高g载荷加载点位光电控制装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了发火电容高g载荷加载点位光电控制装置，包括待测电容电路，设置在固定基座上；砧垫质量块，固定安装有支撑杆，支撑杆上设有固定基座；对射型光电开关，通过夹持结构安装在砧垫质量块上；以及测试台，设置在砧垫质量块的下方。测试方法，包括：将砧垫质量块拉升至一定高度后释放；砧垫质量块在t₁时间撞击测试台弹回，固定基座继续下落，此时将切断光束并给待测电容电路传回信号，待测电容开始放电；固定基座在t₂时间时撞击砧垫质量块，并立刻获得一个高g载荷，此时实现了给待测电容加高g值冲击加速度。本申请可以精确地控制发火电容的高g载荷加载点位，实现发火电容高g载荷下的抗冲击性能测试。

Description

发火电容高g载荷加载点位光电控制装置

技术领域

本申请属于冲击测试与实验技术领域，具体涉及发火电容高g载荷加载点位的光电控制装置。

背景技术

目前常用的冲击加速度模拟试验装置有：跌落冲击试验机、马歇特锤、空气炮、Hopkinson杆等。其中，跌落式冲击试验机是将试件刚性安装在实验台面上，提升试验台到一定高度后突然释放，使试件和试验台一起自由跌落在弹性或者塑性体上，在碰撞过程中，试验台和试件近似半正弦的加速度脉冲作用，脉冲峰值的量级为10³g，持续时间为毫秒级。在试验中，实验台上的试件将承受几万到十几万个g的冲击加速度，这个加速度可能使试件及试件所在电路某些元件产生软击穿，在实验前利用高g值冲击加速度模拟实验系统对试件及试件电路元件进行高g值冲击测试，以检验电路元件的测试性能。由于试验中的电容放电时间为几十至几百微秒，所以本试验的重点及难点是：如何精确将高g值冲击加速度在极短时间内加载到电容放电的下降沿曲线上，以实现发火电容高g载荷下性能的测试和精确控制。为解决这个重点及难点，本试验中使用光电开关及定位装置来控制高g值载荷加载的点位。

申请内容

针对上述现有技术的缺点或不足，本申请要解决的技术问题是提供发火电容高g载荷加载点位光电控制装置。

为解决上述技术问题，本申请具有如下构成：

发火电容高g载荷加载点位光电控制装置，包括：待测电容电路，设置在固定基座上；砧垫质量块，其上固定安装有支撑杆，其中，所述支撑杆上滑动连接有所述固定基座；对射型光电开关，其通过夹持结构安装在所述砧垫质量块上；以及测试台，其设置在所述砧垫质量块的下方。

作为进一步地改进，还包括加速度传感器，所述加速度传感器设置在所述固定基座上。

作为进一步地改进，所述对射型光电开关与所述砧垫质量块之间的垂直距离h小于所述固定基座与所述砧垫质量块之间垂直距离H，其中，0＜h＜H。

作为进一步地改进，所述夹持结构包括：夹持台，其固定安装在所述砧垫质量块上，激光安置台，其与所述夹持台活动连接，以及调节组件，设置在所述激光安置台上，通过调节所述调节组件使所述激光安置台相对所述夹持台上下移动；所述激光安置台上设置有对射型光电开关，其中，所述对射型光电开关包括激光发射器和激光接收器，所述激光安置台上还配置供所述对射型光电开关使用的发射口以及接收口。

作为进一步地改进，所述激光安置台通过匹配设置的燕尾凸台和燕尾凹槽与所述夹持台活动连接，其中，所述燕尾凸台设置在所述激光安置台上，所述燕尾凹槽设置在所述夹持台上。

作为进一步地改进，所述调节组件包括螺杆、第一螺母以及第二螺母，其中，所述螺杆一端穿设在所述激光安置台上的螺纹孔中，其另一端抵接在所述夹持台上，通过转动所述螺杆使得所述激光安置台相对所述夹持台上下移动。

作为进一步地改进，所述夹持台通过螺栓螺母组件固定安装在所述砧垫质量块上。

作为进一步地改进，所述砧垫质量块为工字型结构。

本申请还提出了一种基于上述装置的测试方法，包括如下步骤：

开始测试时先将所述砧垫质量块及固定在其上结构拉升至一定高度后释放，所述砧垫质量块在撞击测试台之前，所述固定基座与其一起做自由落体运动；

所述砧垫质量块在t₁时间撞击测试台弹回，所述固定基座继续下落，此时将切断固定在所述固定基座和所述砧垫质量块之间的光束；

所述激光接收器在收不到所述激光发射器发出的光束时将给待测电容电路传回信号，所述待测电容电路将立刻停止给电容充电转而由待测电容开始放电；

所述固定基座在t₂时间时撞击砧垫质量块，并立刻获得一个高g载荷，此时实现了给待测电容加高g值冲击加速度。

作为进一步地改进，所述测试方法还包括：通过所述调节组件，调节所述激光发射器/所述激光接收器与所述砧垫质量块之间的垂直距离h，实现对高g载荷加载点位的精确控制，其中，0＜h＜H。

与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：

本申请可以精确地控制发火电容的高g载荷加载点位，通过砧垫质量块与测试台的撞击使固定基座获得高g载荷，并在此载荷作用下使固定基座切断光束，并在瞬间撞击砧垫质量块，在光束被切断之后产生一个开关信号使电容由充电转为放电，由于固定基座在高g载荷作用下瞬间撞击砧垫质量块使得在电容放电时间内得以给电容加载高g载荷，通过调节激光发射器和激光接收器与砧垫质量块之间的距离实现发火电容的高g载荷加载点位的精确控制，从而实现发火电容高g载荷下的抗冲击性能精确测试。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1：本申请发火电容高g载荷加载点位的光电控制装置；

图2：本申请中夹持结构的立体图；

图3：本申请中夹持架构的正视图；

图4：本申请中夹持结构的侧视图。

具体实施方式

以下将结合附图对本申请的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本申请的目的、特征和效果。

如图1所示，本实施例发火电容高g载荷加载点位光电控制装置，包括：待测电容电路2、砧垫质量块8、对射型光电开关以及测试台9，其中，所述待测电容电路2设置在固定基座3上；所述砧垫质量块8上固定安装有支撑杆，其中，所述支撑杆上滑动连接有所述固定基座3；所述对射型光电开关通过夹持结构安装在所述砧垫质量块8上；所述测试台9设置在所述砧垫质量块8的下方。

当砧垫质量块8撞击测试台9时会立刻获得一个高g载荷，同时固定在砧垫质量块8之上的固定基座3也会获得一个高g载荷，在此高g载荷的作用下固定基座3将会继续向下运动，并在某一时刻切断固定于固定基座3和砧垫质量块8之间的对射型光电开关发射的光束17，对射型光电开关则产生一个开关信号使电容开始放电。在电容放电的持续时间内，固定基座3在高g载荷的作用下撞击到砧垫质量块8，立刻获得一个高g载荷，就成功实现了给电容加载高g载荷，通过调节对射型光电开关与砧垫质量块8之间的距离，可以实现电容高g载荷加载点位的控制，进而实现发火电容高g载荷下性能的测试和精确控制。

在本实施例中，所述对射型光电开关，对射型光电开关由激光发射器6和激光接收器7组成，结构上两者相互分离的，在光束17被中断的情况下会产生一个开关信号变化，来控制待测电容电路2中电容的充放电。

在本实施例中，所述砧垫质量块8优选为工字型结构。

其中，所述固定基座3与所述支撑杆滑动连接，在本实施例中，所述支撑杆优选设置为两根，分别为第一支撑杆4和第二支撑杆5，以增强连接稳定性。其中，所述固定基座3上设置有对应的通孔，其穿设在所述第一支撑杆4和第二支撑杆5上。由于试验中的电容放电时间为几十至几百微秒，整个试验过程也控制在微妙级别，所以，所述固定基座3沿所述第一支撑杆4和第二支撑杆5下降时的摩擦力忽略不计，具体在实施时，所述固定基座3与所述第一支撑杆4和第二支撑杆5的接触面尽可能光滑。

本实施例还包括加速度传感器1，所述加速度传感器1设置在所述固定基座3上，其用于测量所述固定基座3下降时的加速度。

所述对射型光电开关与所述砧垫质量块8之间的垂直距离h小于所述固定基座3与所述砧垫质量块8之间垂直距离H，其中，0＜h＜H。

如图2至图4所示，本实施例中所述夹持结构包括夹持台、激光安置台12以及调节组件，其中，所述夹持台固定安装在所述砧垫质量块8上，所述激光安置台12与所述夹持台活动连接，所述调节组件设置在所述激光安置台12上，通过调节所述调节组件使所述激光安置台12相对所述夹持台上下移动；所述激光安置台12上设置有对射型光电开关，其中，所述激光安置台12上还配置供所述对射型光电开关使用的发射口13以及接收口18。通过所述调节组件，可调节所述激光安置台12与所述砧垫质量块8中间的距离h。

其中，所述激光安置台12通过匹配设置的燕尾凸台19和燕尾凹槽20与所述夹持台活动连接，其中，所述燕尾凸台19设置在所述激光安置台12上，所述燕尾凹槽20设置在所述夹持台上。在本实施例中，所述燕尾凸台19和燕尾凹槽20的设置数量均为四个。

在本实施例中，所述调节组件包括螺杆10、第一螺母11以及第二螺母14，其中，所述螺杆10一端穿设在所述激光安置台12上的螺纹孔中，其另一端抵接在所述夹持台上，通过转动所述螺杆10使得所述激光安置台12相对所述夹持台上下移动，带上述调节过程结束后，采用第一螺母11将所述螺杆10锁紧在所述激光安置台12的表面，采用第二螺母14将所述螺杆10锁紧在所述夹持台表面；待需要再次调节时，需要预先解锁所述第一螺母11和所述第二螺母14。其中，所述调节组件配合上述匹配设置的燕尾凸台19和燕尾凹槽20，通过调节所述调节组件使燕尾凸台19沿燕尾凹槽20上下移动，从而带动激光发射器6/激光接收器7与砧垫质量块8之间的距离h的调节，以实现对高g载荷加载点位的精确控制。其中，所述夹持台通过螺栓螺母组件16固定安装在所述砧垫质量块8上。

本实施例还提出了一种基于上述发火电容高g载荷加载点位光电控制装置的测试方法，包括如下步骤：

步骤一，开始测试时先将砧垫质量块8及固定在其上结构拉升至一定高度后释放，砧垫质量块8在撞击测试台9之前，固定基座3与其一起做自由落体运动。

步骤二，砧垫质量块8在t₁时间撞击测试台9弹回，固定基座3继续下落，此时将切断固定在固定基座3和砧垫质量块8之间的光束17。

步骤三，激光接收器7在收不到激光发射器6发出的光束17时将给待测电容电路2传回信号，待测电容电路2将立刻停止给电容充电转而由待测电容开始放电；待测电容电路2应该在时间t₁~t₂内断开充电电路。其中，t₂为下一步骤中所述固定基座3撞击砧垫质量块8的时间。

步骤四，固定基座3在t₂时间时撞击砧垫质量块8，并与所述砧垫质量块8一起获得一个高g载荷，此时实现了给待测电容加载高g值冲击加速度。

本实施例所述测试方法还包括：通过所述调节组件，调节所述激光发射器6/激光接收器7与所述砧垫质量块8之间的垂直距离h，实现对高g载荷加载点位的精确控制，其中，0＜h＜H。因为电容放电时间为微秒级，根据动量守恒定律和位移公式计算，可设定固定基座3与砧垫质量块8之间距离H，则能够满足在不同容量电容放电时间内固定基座3将撞击砧垫质量块8，实现给待测电容电路2加载高g值冲击加速度，来观察加载高g值冲击加速度之后电容的放电情况，以实现电容抗高g值冲击加速度的性能测试。所述激光发射器6/所述激光接收器7与砧垫质量块8之间的距离h满足：0＜h＜H，实现在撞击之后立刻切断光束17，使待测电容电路2由给待测电容供电转而由待测电容放电。

本申请建立断电时间与电容放电时间的匹配关系，通过调节对射型光电开关与砧垫质量块之间的距离，确保高g载荷正好加载到发火电容放电的下降沿上，达到对发火电容高g载荷的精确加载，实现发火电容器高g载荷下的抗冲击性能精确测试。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限定，参照较佳实施例对本申请进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围，均应涵盖在本申请的权利要求范围内。

Claims (6)

1.一种发火电容高g载荷加载点位光电控制装置，其特征在于，包括：

待测电容电路，设置在固定基座上，

砧垫质量块，其上固定安装有支撑杆，其中，所述支撑杆上滑动连接有所述固定基座，

对射型光电开关，通过夹持结构安装在所述砧垫质量块上，所述夹持结构包括：夹持台，其固定安装在所述砧垫质量块上；激光安置台，其与所述夹持台活动连接；以及调节组件，设置在所述激光安置台上；通过调节所述调节组件使所述激光安置台相对所述夹持台上下移动；所述激光安置台上设置有对射型光电开关，所述对射型光电开关包括激光发射器和激光接收器，所述激光安置台上还配置供所述对射型光电开关使用的发射口以及接收口，所述对射型光电开关与所述砧垫质量块之间的垂直距离h小于所述固定基座与所述砧垫质量块之间垂直距离H，0＜h＜H，

以及测试台，其设置在所述砧垫质量块的下方；

开始测试时先将所述砧垫质量块及固定在其上结构拉升至一定高度后释放，所述砧垫质量块在撞击测试台之前，所述固定基座与其一起做自由落体运动；

所述砧垫质量块在t₁时间撞击测试台弹回，所述固定基座继续下落，此时将切断固定在所述固定基座和所述砧垫质量块之间的光束；

所述激光接收器在收不到所述激光发射器发出的光束时将给待测电容电路传回信号，所述待测电容电路将立刻停止给电容充电转而由待测电容开始放电；

所述固定基座在t₂时间时撞击砧垫质量块，并立刻获得一个高g载荷，此时实现了给待测电容加高g值冲击加速度；

通过所述调节组件，调节所述激光发射器/所述激光接收器与所述砧垫质量块之间的垂直距离h，实现对高g载荷加载点位的精确控制，其中，0＜h＜H。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括加速度传感器，所述加速度传感器设置在所述固定基座上。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光安置台通过匹配设置的燕尾凸台和燕尾凹槽与所述夹持台活动连接，其中，所述燕尾凸台设置在所述激光安置台上，所述燕尾凹槽设置在所述夹持台上。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调节组件包括螺杆、第一螺母以及第二螺母，其中，所述螺杆一端穿设在所述激光安置台上的螺纹孔中，其另一端抵接在所述夹持台上，通过转动所述螺杆使得所述激光安置台相对所述夹持台上下移动。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述夹持台通过螺栓螺母组件固定安装在所述砧垫质量块上。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述砧垫质量块为工字型结构。

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