[发明专利]一种激光测量效应靶变形的方法

说明书

技术领域

本发明属于毁伤试验测试领域，具体涉及一种激光测量效应靶变形的方法。

背景技术

冲击波是弹药/战斗部的主要毁伤元之一，效应靶是用来反映弹药/战斗部爆炸冲击波在空间某个位置上作用效果的重要手段，其在爆炸冲击波作用下表面会产生具有空间轴对称特性的凹坑，凹坑的最大深度H和体积V是表征冲击波作用强度的重要参数。然而，目前缺少一种能够快速、准确测量效应靶变形凹坑最大深度H和体积V的方法。

当前，研究人员主要使用水平刻度尺和垂直刻度尺来测量凹坑最大深度H(图1所示)。对于变形凹坑体积V，则利用液体或颗粒填充物(如沙子)配合计量器具来测量(图2所示)，首先用液体或颗粒填充物填满凹坑，然后再将填充物放入体积计量器具中以获取凹坑体积V，又或者将填充物放入质量计量器具，再经过换算得到凹坑体积V。

这种传统的测量方法存在以下不足：①操作过程繁琐，用时较长，尤其是凹坑体积V测量过程中的填充物填充和计量较慢，很难实现数据的现场获取，为了控制试验进度，通常在试验完成后，再将效应靶从试验现场运回，然后对其进行测量；②操作误差大，测量稳定性差，一方面在运输过程中，可能造成效应靶二次变形；另一面，所有测量步骤由人工手动完成，测量数据由测试人员读取；此外，对于不同尺寸的效应靶，测量器具的量程和精度也不同，因此，在整个测量过程中人为造成的操作误差大，测量稳定性难以控制；③需要专门对效应靶进行保存，以备在后续研究中查看效应靶凹坑的几何形状。

发明内容

本发明正是针对上述问题而设计提供了一种激光测量效应靶变形的方法，该方法采用激光测距技术，结合数值分析软件的数据处理和分析手段，能够快速和准确地获取效应靶最大变形深度H和凹坑体积V，并能够将效应靶的变形区域以三维计算机图形的形式表现和存储起来。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种激光测量效应靶变形的方法，在该方法中所用测量装置包括：激光测量系统、数据记录系统、数据自动处理程序；

所述测量系统由激光测距装置和角度测量装置组成，激光测距装置用于测量激光光源到效应靶变形凹坑表面的距离，角度测量装置用于测量激光光源转过的角度；

数据记录系统用于获取测量系统测量的数据，并按先后顺序保存各测点的测量数据，所述测量数据包括距离数据和角度数据；

计算机数据自动处理程序用于处理数据记录系统保存的测量数据，通过计算获得效应靶最大变形深度H，对各数据点进行拟合获得凹坑母线，进一步计算获得凹坑体积V，并合成凹坑三维空间图形；

一种激光测量效应靶变形的方法，包括如下步骤：

(1)标定激光光源与效应靶的相对位置

将效应靶水平放置，使效应靶平面处于水平状态，标出效应靶凹坑的最大深度点，即凹坑的几何中心，记为o。调整激光测距装置的位置，使激光测距装置位于效应靶变形凹坑的正上方垂直于凹坑最大深度点o，即激光光源发射的光线垂直于效应靶平面且过最大深度点o，然后将其固定。

所述测距装置位置固定后，可以在垂直平面0～360°范围内转动任意角度。

(2)数据采集

以凹坑的最大深度点o作为起始点，凹坑上缘为终点，转动激光测距装置，沿凹坑母线，间隔一定角度获取激光光源到凹坑表面的直线距离和光源相对于起始点o转过的角度，并按先后顺序保存各测点的测量数据。

从起始点o到凹坑上缘共获取了n+1组数据，将各组数据按先后顺序记为0，1，2，……，n，各测点对应距离和角度分别记为L0，L1，L2，……，Ln和α0，α1，α2，……，αn。

则在测点0时，测量激光光源到最大深度点o的直线距离为L0，此时对应的角度α0＝0°；在测点1位置时，激光光源到凹坑表面的直线距离记为L1，相对起始点o转过的角度记为α1；依次类推，当激光转动到凹坑上缘时，激光光源到凹坑表面的直线距离为Ln，相对于起始点o转过的角度为αn，如下表所示：