[实用新型]警用防护装备穿刺试验中刀具运动参数的自动测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及警用防护装备防护性能测试技术领域，尤其涉及一种警用防护装备穿刺 试验中刀具运动参数的自动测量装置。

背景技术

警用防护装备的防护性能，包括防弹、防锐器及利器刺入(简称防刺)、防锐器切割及 劈砍、防钝器击打、防爆炸、防火焰燃烧、防危险液体泼溅、防毒气等。其中警察日常执勤 及反恐处突工作中穿着最多、使用最为广泛的就是防刺类装备，如防刺服、防弹防刺服、防 暴服等。上述警用防刺装备防护性能、特别是防刺性能的测试、质量检测和评价，对保证警 用装备的防护性能满足实战需要、保证一线警员人身安全、保证各项任务的顺利完成具有十 分重要的意义。目前世界各国均将警用防护装备防刺性能的评价作为警用装备研究领域和工 作的重要组成部分。

警用装备防刺性能的测试和评价，主要是研究模拟实战过程中警员所面临威胁的锐器及 利器在刺入警用防护装备后各类装备的防护效果：测试刀具以一定角度、速度和能量刺入警 用防护装备后，装备是否被穿透、刀尖穿透的深度是警用防护装备防刺性能的直接表征。目 前完成警用装备防刺性能测试和评价的主要技术依据包括国内外的各类防刺测试标准，如中 国的GA68标准，美国的NIJ标准，英国的HOSDB标准等。在上述标准中，均是通过一种 落锤冲击试验装置完成此类测试，测试的强度均是以测试刀具刺入防护装备时的能量进行表 征，而刺入能量则仅依靠刀具下落前的高度(E＝mgh，m是刀具及配重总质量，h是下落高 度)进行调节。这种传统的技术手段，刀具与防护装备之间的相互作用、测试刀具的实际下 落速度(由于下落过程中的风阻和轨道摩擦与理论计算值具有一定偏差)、刀具的行程等重 要过程参数的监控处于缺失状态，导致试验人员既无法对测试试验本身的有效性进行评判 (如：测试刀具实际入刺的速度与理论值之间是否存在不可接受的偏差)，也无法对测试过 程中防护装备受到冲击的强烈程度进行表征(如：防护装备受到测试刀具冲击的力值、测试 刀具自身加速度的变化曲线等)。而特别是后者这一不足，使得研究人员对穿刺过程的认知 不够，对于不同材质、不同防护结构的装备在受到刀具穿刺时的抵御防护机理研究是一种空 白，不利于防护装备的研究和进一步产品质量标准的制定。

目前在中国国内进行警用防护装备防刺性能研究的机构中，均未实现刀具刺入警用防护 装备的过程中加速度、冲击力值、入刺点速度、刀具行程的测量和监控。防刺性能测试技术 手段仅包括刀具的自由释放，并通过刀具自由下落高度的调节实现入刺能量的调节。在实验 过程参数的采集方面，未配备各类传感器及数据采集装置，不能对实验结果进行全面、有效 的分析。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提出一种警用防护装备穿刺试验中刀具运 动参数的自动测量装置，实现刀具刺入警用防护装备过程中的加速度、冲击力、入刺点速度、 行程等运动参数的自动测量。

为达到上述目的，本实用新型采取如下技术方案：

一种警用防护装备穿刺试验中刀具运动参数的自动测量装置，包括：冲击力传感器，加 速度传感器，位移传感器，对射光栅和光电传感器，数据采集与处理单元，刀具及安装在所 述刀具尾部的刀具配重。所述位移传感器、加速度传感器、冲击力传感器、对射光栅和光电 传感器输出的反映刀具运动参数的模拟信号送至所述数据采集与处理单元，经所述数据采集 与处理单元处理、计算后完成刀具运动参数的自动测量。

所述冲击力传感器安装在所述刀具的尾部，并与所述刀具配重的内侧形成相互支撑；所 述加速度传感器布置在所述刀具配重的外侧或所述刀具的刀身上；所述对射光栅和光电传感 器固定在轨道支架上；所述位移传感器和所述刀具固定在同一滑块上，所述滑块带动位移传 感器和所述刀具一起做自由落体运动。

进一步地，所述冲击力传感器与所述刀具的尾部间设置球型轴承，以避免同轴性不佳引 起的测试误差。

进一步地，所述加速度传感器为压电式传感器，其安装方向与所述刀具的刺入方向一致。

进一步地，所述对射光栅和光电传感器至少为两组，各组对射光栅间的距离为定值。

进一步地，所述滑块上固定挡板，所述刀具下落时，所述挡板经过所述对射光栅和光电 传感器时遮挡光信号。

进一步地，所述数据采集与处理单元包括多通道数据采集卡和微处理器，或者是一台安 装了数据采集卡的计算机。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：