[发明专利]一种高速撞击毁伤时刻的测量装置

权利要求书

1.一种高速撞击毁伤时刻的测量装置，其特征在于，包括：荧光光纤传感器、耦合器、光电探测器、信号预处理与识别模块、标准时刻获取模块、以及、信号采集与处理模块；其中，荧光光纤传感器布设在高速撞击区域内，所述荧光光纤传感器的至少一端与耦合器连接；

荧光光纤传感器，用于将热能或动能转换为光信号，将所述光信号传输至耦合器；其中，荧光光纤传感器至少有一端连接到后端测量装置即可实现信号检测；荧光光纤传感器为：具有受热发光或受压发光的固有特性的光纤传感器，在受热或受压时产生光脉冲信号；

耦合器，用于对所述光信号进行耦合后输出至光电探测器；

光电探测器，用于将经所述耦合器耦合处理后的光信号转换为电信号；

信号预处理与识别模块，用于对所述电信号进行放大和滤波处理，采用高速比较器，将所述放大和滤波处理后的电信号与预设阈值进行比较；若所述放大和滤波处理后的电信号大于所述预设阈值，则初步判定发生了高速撞击事件，同步向所述信号采集与处理模块发送触发信号；采用高速采样电路对经放大和滤波处理后的电信号进行采集，并，在检测到触发信号时，提取电信号变化特征；将提取的电信号变化特征与典型高速撞击信号变化特征进行对比识别；若提取的电信号变化特征与所述典型高速撞击信号变化特征相一致，则二次确认发生了高速撞击事件，向所述信号采集与处理模块发送用于指示发生高速撞击事件的第一字符串；否则，向所述信号采集与处理模块发送用于指示未发生高速撞击事件的第二字符串；

标准时刻获取模块，用于在接收到所述信号采集与处理模块发送的请求消息时，向所述信号采集与处理模块提供标准时刻；

信号采集与处理模块，用于向所述标准时刻获取模块发送请求消息，获取标准时刻；在接收到所述标准时刻时，同步启动计数器开始计时，计数器以计数间隔τ₁进行计数，τ₁0.05μs；当接收到所述触发信号时，控制计数器停止计时，并获取计数器此时的计数值；对计数器进行清零操作，并关闭计数器；判断所述信号预处理与识别模块发送的字符串类型；若所述信号预处理与识别模块发送的字符串类型为第一字符串，则将标准时刻与计数器计数值融合，经误差修正后，得到触发信号发出时刻，即高速撞击毁伤时刻，并输出；若所述信号预处理与识别模块发送的字符串类型为第二字符串，则结束。

2.根据权利要求1所述的高速撞击毁伤时刻的测量装置，其特征在于，所述荧光光纤传感器为单根或多根；

所述单根或多根荧光光纤传感器在高速撞击区域内往复排布，覆盖高速撞击区域；

所述单根或多根荧光光纤传感器的排布间距小于高速撞击毁伤区域预估直径。

3.根据权利要求1所述的高速撞击毁伤时刻的测量装置，其特征在于，

高速采样电路的采样率F满足：F10MHz。

4.根据权利要求1所述的高速撞击毁伤时刻的测量装置，其特征在于，所述信号采集与处理模块在将标准时刻与计数器计数值融合，经误差修正后，得到触发信号发出时刻，即高速撞击毁伤时刻，并输出时，包括：

通过如下公式(1)确定时延τ₂：

τ₂＝τ₁×N·······公式(1)

其中，N表示计数器的计数值，τ₁表示计数器的计数间隔；

确定高速撞击毁伤区域与测量装置之间的距离s，通过如下公式(2)，计算得到信号传播时间τ₃：

τ₃＝s/V·······公式(2)

其中，V表示光在光纤介质中的传播速度；

确定标准时刻T₁，根据如下公式(3)，计算得到高速撞击毁伤时刻T₂：

T₂＝T₁+τ₂-τ₃······公式(3)

输出高速撞击毁伤时刻T₂。