[发明专利]一种基于光导纤维的空气炮测速系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于速度测量领域，尤其涉及一种基于光导纤维的空气炮测速系统及其方法。

背景技术

现阶段国内外普遍采用空气炮实验来模拟高速设备的发射、运动、碰撞等过程。空气炮高速弹丸发生碰撞前的速度的精密测量，是实验重复性和获得碰撞后相关参数和稳定性能分析的保证，直接关系到实验结果的可靠性。

在现有技术中广泛采用接触靶、线圈靶和光幕靶作为触发计时信号的区截方法。

采用接触靶方案，其特点是需要在弹道上固定一个真实存在的靶面，弹丸通过该靶面时产生信号，用示波器记录跳变时刻，计算速度。该方案原理和结构简单，但测量精度和量程上存在不足。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能实现对空气炮目标发生碰撞前速度值精密测量的基于光导纤维的空气炮测速系统及其方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种基于光导纤维的空气炮测速系统，包括空气炮弹丸、空气炮弹丸发射筒和空气炮弹丸测速筒；所述空气炮弹丸发射筒可发射所述空气炮弹丸；所述空气炮弹丸测速筒的发射弹道与所述空气炮弹丸发射筒的测速弹道同轴心设置，且所述空气炮弹丸测速筒安装在所述空气炮弹丸发射筒的发射口；所述空气炮弹丸测速筒上还设置有空气炮弹丸测速单元。

进一步的，所述空气炮弹丸发射筒的筒外壁横截面轮廓为方形，所述空气炮弹丸发射筒的下壁沿弹道方向分别前后固定设置有第一导柱座和第二导柱座；

所述空气炮弹丸测速筒的筒外壁横截面轮廓与空气炮弹丸发射筒的筒外壁横截面轮廓相同，所述空气炮弹丸测速筒的下壁沿弹道方向分别前后固定设置有第三导柱座和第四导柱座；

所述空气炮弹丸发射筒的发射口所在端面的四角处上设置有四个限位盲孔，所述空气炮弹丸测速筒的弹丸捕捉端的端面四角处上设置有四个限位柱，四所述限位柱分别与四所述限位盲孔对应；

还包括定位导柱，所述定位导柱沿轴线方向依次包括导柱头、光杆部和螺纹杆部，所述螺纹杆部对应旋设于第一导柱座和第二导柱座上的螺纹通孔中，所述光杆部依次可活动穿设入所述第三导柱座和所述第四导柱座上的通孔中，其中第一导柱座、第二导柱座、第三导柱座和所述第四导柱座上螺纹通孔和通孔同轴心设置，所述导柱头上设置有六角旋槽，顺向旋转所述导柱头可使空气炮弹丸发射筒和空气炮弹丸测速筒紧密配合。

进一步的，还包括张弛力弹簧，所述张弛力弹簧套设于所述定位导柱上的所述光杆部和螺纹杆部上，且成压缩状设置于第四导柱座和第一导柱座之间。

进一步的，所述空气炮弹丸测速筒的弹道内壁上侧沿轴线方向间距设置有两个光纤探头靶安装孔。

进一步的，所述空气炮弹丸测速单元包括主机、前光缆和后光缆；所述主机中包括紫外光激发单元和光电转化单元；所述前光缆/后光缆中包括紫外光导纤维、可见光导纤维、紫外光发射头和可见光纤探头靶；所述紫外光发射头和可见光纤探头靶形成组，并共同嵌设于所述光纤探头靶安装孔中，且所述紫外光发射头和可见光纤探头靶的紫外发射端和可见光捕捉端与内部弹道对应，其中可见光纤探头靶嵌入光纤探头靶安装孔内的深度大于紫外光发射头的嵌入深度；

所述紫外光激发单元的紫外光导出端与所述紫外光导纤维的紫外光导入端连接；所述紫外光导纤维的紫外光导出端与所述紫外光发射头的紫外光导入端连接；所述可见光纤探头靶的可见光导出端与所述可见光导纤维的可见光导入端连接；所述可见光导纤维的可见光导出端与所述光电转化单元的可见光捕捉端连接；

所述空气炮弹丸的弹体中部设置有一圈荧光染料槽，还包括O形弹性荧光染料带，所述弹性荧光染料带可粘附紫外光荧光染料，所述弹性荧光染料带紧密套设于所述荧光染料槽中，且套设状态下的所述弹性荧光染料带外径小于空气炮弹丸主体直径。

进一步的，所述主机内还包括数据处理单元，数据处理单元包括计时仪、微处理器和存储器；数据处理单元以微处理器为中心，计时仪、存储器分别与微处理器信号传输连接，所述微处理器的信号输入端与各所述光电转化单元的信号输出端连接。

进一步的，所述主机上还包括显示器和控制按键，所述显示器的信号输入端与所述微处理器的信号输出端连接；所述控制按键设置于所述显示器下方。

进一步的，一种基于光导纤维的空气炮测速系统的方法，：

具体步骤如下：