[发明专利]一种两级式微飞片冲击应力测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种两级式微飞片冲击应力测试装置，其特征在于，包括固定底座，所述固定底座的一侧安装点火装置，所述固定底座上依次安装有激发装置、飞片靶材、前级压电感知单元、加速膛和后级压电感知单元，所述固定底座的另一侧安装电荷转换单元，所述前级压电感知单元和所述后级压电感知单元均与所述电荷转换单元通信连接，所述电荷转换单元依次通信连接有电荷放大单元、多通道数据采集单元以及数据信息存储单元，将来自前级压电感知单元和后级压电感知单元的电荷信号存储到数据信息存储单元；

所述前级压电感知单元具有前级压电薄膜感知层，所述前级压电薄膜感知层通过多次溶液旋涂集成于所述飞片靶材的背面与所述飞片靶材形成一个整体，且所述前级压电薄膜感知层平行布置于所述加速膛的前端面；所述前级压电薄膜感知层包括采用高速旋涂工艺结合为一体的前级上电极层、前级压电薄膜层以及前级下电极层，所述前级上电极层和所述前级下电极层均采用非金属导电墨水旋涂而成。

2.根据权利要求1所述的一种两级式微飞片冲击应力测试装置，其特征在于，所述后级压电感知单元具有后级压电薄膜感知层，所述后级压电薄膜感知层平行布置于所述加速膛的后端面。

3.根据权利要求2所述的一种两级式微飞片冲击应力测试装置，其特征在于，所述后级压电薄膜感知层包括依次设置的后级上封装层、后级上电极层、后级压电薄膜层、后级下电极层和后级柔性基底层，所述后级上封装层和所述后级柔性基底层均采用薄质柔性的高分子薄膜材料，所述后级上电极层和所述后级下电极层均采用导电良好的金属溅射而成，所述后级压电薄膜层采用柔性高分子压电薄膜材料。

4.根据权利要求2所述的一种两级式微飞片冲击应力测试装置，其特征在于，所述电荷转换单元包括外接电容和外接电阻，所述电荷转换单元采用前级电缆与所述前级压电薄膜感知层连接，所述电荷转换单元采用后级电缆与所述后级压电薄膜感知层连接，所述外接电阻的阻值与所述前级电缆的等效电阻相等，所述外接电阻的阻值与所述后级电缆的等效电阻相等。

5.一种两级式微飞片冲击应力测试方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的测试装置，包括：

a.启动点火装置；

b.记录前级压电薄膜感知层输出的电荷信号的峰值V_1max，同时记录下该电荷信号的上升时间t_s1，根据压电薄膜传感特性可以换算得到剪切微飞片的实际有效面积A₁，具体如下：

式中，K₁为前级压电薄膜感知层的极化强度；

c.记录后级压电薄膜感知层输出的另一电荷信号的峰值V_2max，同时记录下该电荷信号的上升时间t_s2；

微飞片在加速膛内的平均速度v可以用式(2)计算得到；

式中L为加速膛的长度；

微飞片的冲击应力峰值P_max则可计算如下：

式中，K₂为后级压电薄膜感知层的灵敏度系数；K₂通过霍普金森杆压力装置进行动态标定；

将(1)式带入(3)式，得到微飞片的冲击应力峰值为：