CN207115086U - 一种气球爆破自动控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种气球爆破自动控制装置,包括控制爆破仪和充气系统、球体感知系统、内压采集系统、音频采集系统、控制系统,控制爆破仪包括提供压缩空气气源的气罐、固定用的实验架和处理用的计算机;充气系统固定在实验架上,上端与控制爆破仪的气罐连接,气球球柄套在充气系统的下端外部;球体感知系统设在充气系统和气球外部;内压采集系统穿过充气系统后延伸至气球球体内部;音频采集系统设在气球外部;控制系统安装在控制爆破仪的计算机内,与控制爆破仪、球体感知系统、内压采集系统、音频采集系统均相连通。本实用新型提高了判定的准确度,降低了实验误差,避免了反复实验,节约了成本,提高了效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种爆破控制装置,尤其是一种气球爆破自动控制装置,属于气球爆破技术领域。
背景技术
探空气球是把探空仪器带到高空进行温度、大气压力、湿度、风速风向等气象要素测量的气球,其升空后离地特定距离时自行爆炸,在气象学发展和天气预报工作中起到了重要作用。为了保证探空气球的性能,出厂时需要对气球进行抽检做爆破试验,爆破试验通常由气球爆破仪完成。
气球爆破仪尤其是大型气球爆破仪,主要用于1600g及以上规格的爆破实验。气球爆破仪作为一种大型爆破仪,主要用于模拟大型气球在高空膨胀破裂的过程,测试大型气球最大膨胀系数,爆破直径,爆破时间。测试时先由实验人员手工将气球套入特质的吹咀,然后爆破仪开机,由气管将空气经由流量计充入气球,当充入空气量达到气球所能容纳极限的时候,气球爆破,爆破仪记录下气体充入量,充入时间,爆破时气球直径等数据。
一般情况下大规格气球爆破实验比较频繁(每个生产批次都有抽检,全年实验数百次)耗时长(随规格不同一般至少会有2-3小时,最极端的情况下会有8-10个小时)等特点。在整个实验过程中以气球爆破时迅速确定气球状态,截取瞬时数据是整个实验最为重要的环节。(因为产品价格较高,实验时间长,所以重复实验的成本太高,一旦数据有问题,损失非常大)。以前主要采用人工控制和压差法自动控制。如申请人之前公开的申请号CN200910043070.4,名称为“探空气球爆破测试方法及测试系统”的发明专利公开了一种探空气球爆破测试方法及测试系统,将被测试探空气球通过悬挂装置悬挂在试验室顶部,并通过管线向被测试探空气球内输送具有一定压力的压缩空气;在输送压缩空气的管线中设置气体流量计,同时在输送压缩空气的管线与被测试探空气球相接的端口位置,位于被测探空气球内侧设有压力传感器,气体流量计和压力传感器分别采集流入被测试探空气球的气体流量以及气体压力,并转化为电信号,通过电线将所采集的电信号送到PC机,流量直接显示并经计算机累计处理后便成体积参数显示,压力计算机处理后显示。计算机不断地检测流量、压力,当爆破时或合格时,计算机锁存并显示体积与压力,同时数据存入计算机,并判断是否合格。此文献即采用压差法对气球的状态进行判断,但是压差法自动控制常由于种种原因造成无法准确准时的确定气球状态,经常造成误动作。而人工控制比较准确但是需要一个人员一直在现场监控,整个实验耗时很长,无法预估结束时间,爆破过程中试验人员在现场仅仅是确定气球状态,对人工浪费非常严重。
由此可见,设计一种准确稳定的自动截取气球爆破时状态数据的气球爆破自动控制装置是急需解决的问题。
实用新型内容
本实用新型为解决当前气球爆破状态数据截取时效率低下、准确率不高的问题提出了一种气球爆破自动控制装置,准确判定爆破试验中气球的状态,在气球爆破瞬间自动截取气球爆破时的气体充入量、充入时间、气球直径等数据,大大降低了试验成本,提高了效率。
本实用新型为解决上述问题所采用的技术手段为:一种气球爆破自动控制装置,包括控制爆破仪和充气系统、球体感知系统、内压采集系统、音频采集系统、控制系统,控制爆破仪包括提供压缩空气气源的气罐、固定用的实验架和处理用的计算机;充气系统固定在实验架上,上端与控制爆破仪的气罐连接,气球球柄套在充气系统的下端外部;球体感知系统为采集气球状态信号、对采集到的气球状态信号进行判断、并将气球的状态变化信号传送到控制系统的部件,其设在充气系统和气球外部;内压采集系统为采集气球内外的气压差、对采集到的气压差进行判断、并将气球的状态变化信号传送到控制系统的部件,其穿过充气系统后延伸至气球球体内部;音频采集系统为进行声音的采集、对采集到的声音进行判断、并将气球的状态变化信号传送到控制系统的部件,其设在气球外部;控制系统为接收从球体感知系统、内压采集系统、音频采集系统传来的气球的状态变化信号数据,判断气球的爆破状况,并控制控制爆破仪收集数据、停止实验的部件,其安装在控制爆破仪的计算机内,与控制爆破仪、球体感知系统、内压采集系统、音频采集系统均相连通。
进一步地,充气系统包括充气管和吹咀,充气管的一端与压缩空气气源连接,另一端与吹咀连接;吹咀设在充气管的末端,气球球柄套在吹咀上。
进一步地,吹咀为管状结构,中心空腔为气流通道,在吹咀的上端内部设有固定和防漏圈,固定和防漏圈与其对应的吹咀内壁之间形成一个圆形空环结构;吹咀内部还设有保证气流朝指定方向流动和气流稳定的导流结构。
进一步地,球体感知系统包括压簧、微动开关和开关动作检测部件,开关动作检测部件为安装在控制爆破仪的计算机内的软件程序或者为固定在控制爆破仪的实验架上的电路模块,开关动作检测部件与控制系统相连通;微动开关设在固定和防漏圈上,位于固定和防漏圈与吹咀内壁对应的一侧,微动开关与开关动作检测部件相连通;压簧穿过吹咀且固定在吹咀上,位于吹咀内的部分为短端,位于吹咀外的部分为长端,短端的末端部分压在微动开关上,长端的末端部分压在气球的球皮上。
进一步地,压簧固定在与固定和防漏圈相对应的吹咀处,且位于微动开关的下方。
进一步地,压簧的长端的末端部分位于气球固定后紧邻球柄下端4-6cm的球皮处。
进一步地,压簧和微动开关各有三个,每一个压簧和一个微动开关为一组,三组相互独立设置,在吹咀和气球上按120o角的间距均匀设置。
进一步地,内压采集系统包括取压管道、气压管和压差传感器,压差传感器设在实验架上,取压管道一端穿过吹咀壁沿吹咀的中心空腔延伸至气球球体内部,另一端在吹咀外部与气压管的一端连接,气压管的另一端与压差传感器连接,压差传感器还与控制系统相连通。
进一步地,取压管道穿过位于固定和防漏圈上方的吹咀壁,且在取压管道位于气球球体内部的末端设有防止在套球和充气阶段损伤球皮的取压软管。
进一步地,取压软管长7-10cm,与取压管道重合3-4cm,且其内径小于取压管道的外径以保证取压软管与取压管道紧密牢固结合。
进一步地,音频采集系统包括拾音器、音频采集卡和音频处理软件,拾音器设在气球外部的实验现场采集现场声音的位置,音频采集卡安装在控制爆破仪的计算机内,音频处理软件集成在控制系统内;拾音器与音频采集卡相连通,音频采集卡又与音频处理软件相连通,音频处理软件还与控制系统相连通。
本实用新型的有益效果是:
1. 本实用新型自动准确判定爆破试验中气球的状态,在气球爆破瞬间自动截取气球爆破时的气体充入量、充入时间、气球直径等数据,不需要实验人员长期留在现场,大大降低了试验成本,提高了效率。
2. 本实用新型使用球体感知系统、内压采集系统、音频采集系统三套系统同时采集气球的状态数据,通过对多套状态数据进行复合判断来判定气球的爆破情况,提高了判定的准确度,降低了实验误差,避免了反复实验,节约了成本。
附图说明
图1为本实用新型气球未充气时各部件状态示意图;
图2为本实用新型气球充气后各部件状态示意图;
图3为本实用新型气球爆炸后各部件状态示意图;
图4为本实用新型信号传输关系示意图;
其中:1.充气管,2.吹咀,21.固定和防漏圈,3.微动开关,4.压簧,41.短端,42.长端,5.压差传感器,6.气压管,7.取压管道,71.取压软管,8.气球,81.气球球柄。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
实施例一
如图1-图4所示,一种气球爆破自动控制装置,包括控制爆破仪和充气系统、球体感知系统、内压采集系统、音频采集系统、控制系统,控制爆破仪包括提供压缩空气气源的气罐、固定用的实验架和处理用的计算机;充气系统固定在实验架上,上端与控制爆破仪的气罐连接,气球球柄81套在充气系统的下端外部,控制爆破仪通过充气系统给气球8内部充气。
球体感知系统为采集气球8状态信号、对采集到的气球8状态信号进行判断、并将气球8的状态变化信号传送到控制系统的部件,其设在充气系统和气球8外部球皮上;即当采集到的气球8状态信号判定为爆破时,将气球8的状态变化信号传送到控制系统。
内压采集系统为采集气球8内外的气压差、对采集到的气压差进行判断、并将气球8的状态变化信号传送到控制系统的部件,其穿过充气系统延伸至气球8球体内部;即对采集到的气球8内外的气压差与设定的临界值进行比较,当采集到的气压差达到或小于设定的临界值时即判定气球8已经爆破,将气球8的状态变化信号传送到控制系统。
音频采集系统为进行声音的采集、对采集到的声音进行判断、并将气球8的状态变化信号传送到控制系统的部件,其设在气球8外部;即将采集到的声音与预存的声音值进行比较,当采集到的声音与预存的声音值相同或相似时即判定气球8已经爆破,将气球8的状态变化信号传送到控制系统。
控制系统为接收从球体感知系统、内压采集系统、音频采集系统传来的气球8的状态变化信号数据,判断气球8的爆破状况,并控制控制爆破仪收集数据、停止实验的部件,其安装在控制爆破仪的计算机内,与控制爆破仪、球体感知系统、内压采集系统、音频采集系统均相连通;即当控制系统收到从球体感知系统、内压采集系统或音频采集系统中任一系统传来的气球8的状态变化信号时,即进入预备判断状态,在预备判断状态的时间内收到另一个或两个系统传来的气球8的状态变化信号时,即判定气球8已经爆破,控制控制爆破仪收集数据、停止实验;而当在预备判断状态的时间内没有收到另外的系统传来的气球8的状态变化信号时,停止预备判断状态。
充气系统包括充气管1和吹咀2,充气管1的一端与气罐连接,通过控制系统控制气罐通过充气系统给气球充气,充气管1的另一端与吹咀2连接;吹咀2设在充气管1的末端,气球球柄81套在吹咀2上,压缩空气通过充气管1后流入吹咀2,最后进入气球8内部。
吹咀2为管状结构,中心空腔为气流通道,在吹咀2的上端内部设有固定和防漏圈21,固定和防漏圈21与其对应的吹咀2内壁之间形成一个圆形空环结构;吹咀2内部还设有保证气流朝指定方向流动和气流稳定的导流结构。
球体感知系统包括压簧4、微动开关3和开关动作检测部件,开关动作检测部件为安装在控制爆破仪的计算机内的软件程序,与控制系统相连通;微动开关3设在固定和防漏圈21上,位于固定和防漏圈21与吹咀2内壁对应的一侧,微动开关4与开关动作检测部件相连通;压簧4穿过吹咀2且固定在吹咀2上,位于吹咀2内的部分为短端41,位于吹咀2外的部分为长端42,短端41的末端部分压在微动开关3上,长端42的末端部分压在气球8的球皮上。
压簧4固定在与固定和防漏圈21相对应的吹咀2处,且位于微动开关3的下方。
压簧4的长端42的末端部分位于气球8固定后紧邻球柄部下端4-6cm的球皮处。
压簧4使用弹性材料制作,如塑料、弹簧钢,且其长端42的边缘进行圆化或抛光以防止损坏气球8的球皮。
压簧4利用杠杆原理工作,当气球8被充气鼓起以后,球皮挤压压簧4的长端42,压簧4承受压力产生变形,短端41挤压微动开关3,将压力传导到微动开关3上,微动开关3动作,将电信号传导到开关动作检测部件,开关动作检测部件对气球的状态进行判断,当判定气球8已经爆炸时,将气球8的状态变化信号传送至控制系统。
压簧4和微动开关3各有三个,每一个压簧4和一个微动开关3为一组,三组相互独立设置,,在吹咀2和气球8上按120o角的间距均匀设置,避免了使用单个压簧4时气球8在充气过程中可能发生移动、滚转等运动,单个压簧4在特定瞬间无法得到足够的压力,传导到微动开关3上造成误信号;而使用三个相互独立的压簧4时,以两个或两个以上压簧4引起的微动开关3的动作作为最终判定气球8的状态变化的条件,当开关动作检测部件接收到两个或两个以上压簧4引起的微动开关3的停止动作时,认为气球8已经爆炸,开关动作检测部件将气球8的状态变化信号输出至控制系统。
内压采集系统包括取压管道7、气压管6和压差传感器5,压差传感器5设在实验架上,取压管道7一端穿过吹咀2壁后沿吹咀的中心空腔延伸至气球8球体内部,另一端在吹咀2外部与气压管6的一端连接,气压管6的另一端与压差传感器5连接,压差传感器5还与控制系统相连通。
取压管道7穿过位于固定和防漏圈21上方的吹咀2壁,且在取压管道7位于气球8球体内部的末端设有防止在套球和充气阶段损伤球皮的取压软管71。
取压软管71长7-10cm,与取压管道7重合3-4cm,且其内径小于取压管道7的外径以保证取压软管71与取压管道7紧密牢固结合。
经过实际测量,一般在气球8爆破前取到的气球8内部的气压与外部气压差为30-50帕,考虑到气球8变形或滚动中造成的风压变化,一般把气球8的状态变化的临界值设定在10帕左右,即当压差传感器5一旦开始采集压差数据,当取到压力小于临界值时,即判定气球8已经爆炸,压差传感器5将气球8的状态变化信号输出至控制系统。
音频采集系统包括拾音器、音频采集卡和音频处理软件,拾音器设在气球外部的实验现场不影响爆破实验且易于采集现场声音的位置,音频采集卡安装在控制爆破仪的计算机内,音频处理软件集成在控制系统内;拾音器与音频采集卡相连通,音频采集卡又与音频处理软件相连通,音频处理软件还与控制系统相连通。
先将气球爆破的声音信号值预存至音频处理软件,拾音器拾取气球爆破现场的声音后传送至音频采集卡,音频采集卡将拾音器拾取的声音进行采集并记录,然后传送至音频处理软件,音频处理软件将声音转换为信号形式并与预存的气球爆破的声音信号值进行比较,当拾取到的声音与预存的气球爆破的声音信号值相同或相似时,即判定气球8已经爆炸,音频处理软件将气球8的状态变化信号输出至控制系统。
进行气球爆破的自动控制时,首先将之前气球爆破的声音信号值预存至音频处理软件且此声音信号值可以长期使用,不需要每次实验时都重新预存,然后将气球球柄81套在吹咀2上保证气球8不会脱落且压簧4轻轻搭在气球8球皮外表面上;向球内充气,视气球规格和大小,一般充气后5-10分钟,气球8球体膨胀而且球形比较稳定后控制系统开始进行气球爆破状态判定,检查球体感知系统、内压采集系统和音频采集系统传送来的信号。
球体感知系统三个独立的压簧4分别感知气球8球体的状态,一旦气球8被充气鼓起形成球形,压簧4承受压力产生变形同时将压力传导到微动开关3上,当微动开关3停止动作时,微动开关3将停止动作传送至开关动作检测部件,当开关动作检测部件接收到两个或两个以上的微动开关3的停止动作时,球体感知系统判定气球8已经爆破,开关动作检测部件将气球8的状态变化信号输送至控制系统。
设定压差传感器5的临界值为10帕,当压差传感器5检测到气球的内外压差小于10帕时,内压采集系统判定气球8已经爆炸,压差传感器5将气球8的状态变化信号输出至控制系统。
当拾音器拾取的声音经音频采集卡至音频处理软件转换比较之后,认为当拾取到的声音与预存的气球爆破的声音信号值相同或相似时,音频采集系统即判定气球8已经爆炸,音频处理软件将气球8的状态变化信号输出至控制系统。
设定控制系统的预备判定状态的时间,通常设为3秒,当控制系统接收到从球体感知系统、内压采集系统或音频采集系统中任一系统传来的气球8的状态变化信号时,即进入预备判断状态,在预备判断状态的时间内收到另一个或两个系统传来的气球8的状态变化信号时,即判定气球8已经爆破,控制控制爆破仪收集数据、停止实验;而当在预备判断状态的时间内没有收到另外的系统传来的气球8的状态变化信号时,停止预备判断状态,等待接收到下一个气球8的状态变化信号,直到判定气球8已经爆破。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于:球体感知系统的开关动作检测部件为固定在控制爆破仪的实验架上的电路模块。
压簧的长端的末端部分位于气球固定后紧邻球柄下端5cm的球皮处。
取压软管长8.5cm,与取压管道重合3.5cm,
从上述实施例可以看出,本实用新型还具有以下有益效果:
1. 本实用新型自动准确判定爆破试验中气球的状态,在气球爆破瞬间自动截取气球爆破时的气体充入量、充入时间、气球直径等数据,不需要实验人员长期留在现场,大大降低了试验成本,提高了效率。
2. 本实用新型使用球体感知系统、内压采集系统、音频采集系统三套系统同时采集气球的状态数据,通过对多套状态数据进行复合判断来判定气球的爆破情况,提高了判定的准确度,降低了实验误差,避免了反复实验,节约了成本。
以上实施例仅供说明本实用新型之用,而非对本实用新型的限制,有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化或变换,因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的保护范围,本实用新型的保护范围应该由各权利要求限定。
Claims (10)
1.一种气球爆破自动控制装置,其特征在于:包括控制爆破仪和充气系统、球体感知系统、内压采集系统、音频采集系统、控制系统,控制爆破仪包括提供压缩空气气源的气罐、固定用的实验架和处理用的计算机;充气系统固定在实验架上,上端与控制爆破仪的气罐连接,气球球柄套在充气系统的下端外部;球体感知系统设在充气系统和气球外部;内压采集系统穿过充气系统后延伸至气球球体内部;音频采集系统设在气球外部;控制系统安装在控制爆破仪的计算机内,与控制爆破仪、球体感知系统、内压采集系统、音频采集系统均相连通。
2.如权利要求1所述的气球爆破自动控制装置,其特征在于:所述充气系统包括充气管和吹咀,充气管的一端与压缩空气气源连接,另一端与吹咀连接;吹咀设在充气管的末端,气球球柄套在吹咀上。
3.如权利要求2所述的气球爆破自动控制装置,其特征在于:所述吹咀为管状结构,中心空腔为气流通道,在吹咀的上端内部设有固定和防漏圈,固定和防漏圈与其对应的吹咀内壁之间形成一个圆形空环结构;吹咀内部还设有保证气流朝指定方向流动和气流稳定的导流结构。
4.如权利要求1或3所述的气球爆破自动控制装置,其特征在于:所述球体感知系统包括压簧、微动开关和开关动作检测部件,开关动作检测部件为安装在控制爆破仪的计算机内的软件程序或者为固定在控制爆破仪的实验架上的电路模块,开关动作检测部件与控制系统相连通;微动开关设在固定和防漏圈上,位于固定和防漏圈与吹咀内壁对应的一侧,微动开关与开关动作检测部件相连通;压簧穿过吹咀且固定在吹咀上,位于吹咀内的部分为短端,位于吹咀外的部分为长端,短端的末端部分压在微动开关上,长端的末端部分压在气球的球皮上。
5.如权利要求4所述的气球爆破自动控制装置,其特征在于:所述压簧固定在与固定和防漏圈相对应的吹咀处,且位于微动开关的下方;
压簧的长端的末端部分位于气球固定后紧邻球柄下端4-6cm的球皮处。
6.如权利要求4所述的气球爆破自动控制装置,其特征在于:所述压簧和微动开关各有三个,每一个压簧和一个微动开关为一组,三组相互独立设置,在吹咀和气球上按120o角的间距均匀设置。
7.如权利要求1或3所述的气球爆破自动控制装置,其特征在于:所述内压采集系统包括取压管道、气压管和压差传感器,压差传感器设在实验架上,取压管道一端穿过吹咀壁沿吹咀的中心空腔延伸至气球球体内部,另一端在吹咀外部与气压管的一端连接,气压管的另一端与压差传感器连接,压差传感器还与控制系统相连通。
8.如权利要求7所述的气球爆破自动控制装置,其特征在于:所述取压管道穿过位于固定和防漏圈上方的吹咀壁,且在取压管道位于气球球体内部的末端设有防止在套球和充气阶段损伤球皮的取压软管。
9.如权利要求8所述的气球爆破自动控制装置,其特征在于:所述取压软管长7-10cm,与取压管道重合3-4cm,且其内径小于取压管道的外径以保证取压软管与取压管道紧密牢固结合。
10.如权利要求1所述的气球爆破自动控制装置,其特征在于:所述音频采集系统包括拾音器、音频采集卡和音频处理软件,拾音器设在气球外部的实验现场采集现场声音的位置,音频采集卡安装在控制爆破仪的计算机内,音频处理软件集成在控制系统内;拾音器与音频采集卡相连通,音频采集卡又与音频处理软件相连通,音频处理软件还与控制系统相连通。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112229727A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-01-15 | 中国化工株洲橡胶研究设计院有限公司 | 气囊产品爆破自动锁紧系统及其方法 |
CN114326483A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-04-12 | 中国特种飞行器研究所 | 一种空飘气球实时追踪及自毁装置 |
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2017
- 2017-06-29 CN CN201720772054.9U patent/CN207115086U/zh not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112229727A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-01-15 | 中国化工株洲橡胶研究设计院有限公司 | 气囊产品爆破自动锁紧系统及其方法 |
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