[发明专利]一种超高速弹丸运动位置感知装置

说明书

一种超高速弹丸运动位置感知装置,本发明涉及一种运动位置感知装置，本发明针对现有非接触式弹丸运动位置感知技术中，磁感应通道及激光光束宽度较小，对超高速发射技术要求较高，成功率较低，且磁感应方法对非金属弹丸无效等问题，它包括感知部件组合体和感知信号发生器；感知部件组合体包括固定件和感知件，感知件固定安装在固定件上，感知件与感知信号发生器连接。本发明用于超高速撞击实验领域。

技术领域

本发明涉及一种运动位置感知装置，特别涉及一种超高速弹丸运动位置感知装置。

背景技术

空间碎片(即空间垃圾)在地球轨道上高速运动，极易与在轨航天器发生超高速撞击，为了保障航天器安全，人们不断探索空间碎片防护技术。在地面实验室中开展弹丸超高速撞击试验，是防护技术研究的重要手段。在超高速撞击实验中，往往采用二级轻气炮发射模拟空间碎片的毫米级弹丸撞击实验靶，需要采用如闪光X射线、可见光高速摄影等照相技术观察瞬时撞击现象，但由于弹丸速度极高，这些照相设备无法手动触发；因此，要求在弹丸运动到靶前特定位置时被感知到，从而及时触发照相设备进行拍摄。综上，弹丸运动位置感知装置在超高速撞击实验中不可缺少。目前，在空间碎片超高速撞击实验领域(撞击速度通常在3km/s以上)，对弹丸运动位置的感知多采用非接触方式，即弹丸在弹道上不与感知元件发生碰撞接触，其目的是为了保护低强度材料弹丸完整性，主要包括以下两种：(1)磁感应感知方法，在弹丸飞行弹道上的预定位置布置带线圈的磁感应装置，当金属弹丸通过磁感应装置的内部通道时，会使原磁场发生变化，从而在线圈中产生电压信号，起到感知弹丸运动位置的作用。(2)激光光束遮挡感知方法，在弹丸飞行弹道上的预定位置两侧布置激光发射器与接收端(如光电二极管)，激光器发射片状光束，由接收端接收，当弹丸穿过光束时会遮挡激光，使得接收端的光强发生变化，从而在感应元件中产生电压信号，起到感知弹丸运动位置的作用。上述两种非接触式弹丸运动位置感知方法虽然能够保护弹丸在超高速撞击靶件前的完整性，但是为了保证信号强度，磁感应通道及激光光束的宽度往往较小，弹丸在长距离运动过程中，弹道略有偏差，便无法进入有效感知区域，因此这些方法对超高速发射技术要求较高，成功率较低。另外，磁感应方法只能对金属弹丸产生感知信号，对非金属材料无效。

发明内容

本发明针对现有非接触式弹丸运动位置感知技术中，磁感应通道及激光光束宽度较小，对超高速发射技术要求较高，成功率较低，且磁感应方法对非金属弹丸无效等问题，提供一种超高速弹丸运动位置感知装置。

本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：

它包括感知部件组合体和感知信号发生器；感知部件组合体包括固定件和感知件，感知件固定安装在固定件上，感知件与感知信号发生器连接。

本发明的有益效果：本发明提出一种基于铝箔格栅的接触式弹丸运动位置感知装置，具有感知区域尺寸大、对低强度弹丸损伤可忽略或无损伤、感知精度与成功率高、实验过程中可快速制作等优点，弥补了现有感知技术的缺陷。本发明还具有一下优点：

1本发明所述的一种超高速弹丸运动位置感知装置，其敏感部件为铝箔格栅，由铝箔裁切而成，平面尺寸可以根据实验需求自定，有效感知范围大，允许弹道有较大偏差，感知成功率高。

2本发明所述的一种超高速弹丸运动位置感知装置，其感知部件为铝箔格栅，铝箔厚度通常为大于等于10μm小于20μm。实验证明，因铝箔片厚度很小，超高速撞击实验中常用的毫米级铝合金弹丸、塑料弹丸等与其接触后无明显损伤，可以很好地保护弹丸完整性。

3本发明所述的一种超高速弹丸运动位置感知装置，其感知原理为弹丸接触铝箔条并将其切断，从而产生感知信号，对金属及非金属弹丸均可感知，适用范围广。

4本发明所述的一种超高速弹丸运动位置感知装置，构造简单，易于实现。铝箔格栅可手工快速制作，且费用低廉。另外，该感知装置无需过多调试工作，即装即用，稳定性高，通过80多次的二级轻气炮试验证明，本感知装置的感知成功率接近100％。

附图说明