專利名稱：激光多普勒測速沖擊校準(zhǔn)系統(tǒng)氣炮激勵碰撞裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計(jì)量校準(zhǔn)領(lǐng)域，具體涉及一種碰撞裝置，特別是一種激光多普勒測速 沖擊校準(zhǔn)系統(tǒng)氣炮激勵碰撞裝置。
背景技術(shù)：
在沖擊加速度傳感器的沖擊靈敏度的校準(zhǔn)方法中，以氣炮為動力源，由壓縮氣體 驅(qū)動彈體運(yùn)動，撞擊安裝有加速度傳感器的砧體，被校加速度計(jì)承受一機(jī)械沖擊脈沖作用， 測量傳感器的輸出及與運(yùn)動速度變化，計(jì)算出傳感器的沖擊靈敏度。已知的激勵碰撞裝置，是采用光切割法原理進(jìn)行沖擊較準(zhǔn)，這種激勵碰撞裝置主 要存在的問題是(一)采用光切割法原理測量傳感器速度改變量，由于使用的是平均速度 代替?zhèn)鞲衅鞯淖罡咚俣?，給測試結(jié)果帶來一定測量誤差。(二)砧體在導(dǎo)筒中運(yùn)動，與導(dǎo)筒壁 產(chǎn)生摩擦力會作用到運(yùn)動砧體上，同時主動彈與砧體碰撞不對心，在砧體上產(chǎn)生偏心力矩， 這樣砧體在偏心力矩和摩擦力的作用下，會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)，造成加速度計(jì)輸出和測速的 計(jì)量誤差。(三)傳感器安裝過程復(fù)雜，每次都需要拿開重量大的瓦蓋和導(dǎo)筒，才能換取傳感 器，勞動強(qiáng)度大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種激光多普勒測速沖擊校準(zhǔn)系統(tǒng)氣炮激勵碰撞裝置， 該激勵碰撞裝置提高了加速度傳感器靈敏度的校準(zhǔn)精度，操作簡單方便。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案
一種激光多普勒測速沖擊校準(zhǔn)系統(tǒng)氣炮激勵碰撞裝置，由碰撞系統(tǒng)和回收系統(tǒng)組成， 所述的碰撞系統(tǒng)和回收系統(tǒng)同軸設(shè)置，其特征在于
所述的碰撞系統(tǒng)至少包括有炮管，炮管的一端與壓縮氣室連接，炮管出口的外徑上連 接套管，該套管是一個帶有中心通孔的圓管，圓管一端的內(nèi)徑上有和炮管匹配的螺紋，圓管 另一端的上、下、前、后對稱開有穿過管壁的U型槽；在炮管內(nèi)有主動彈，套管的出口處連接 有砧體安裝板，在砧體安裝板中設(shè)有砧體，砧體上放置有被校準(zhǔn)加速度的傳感器，砧體的外 徑上有激光反射膜，砧體內(nèi)安裝有緩沖墊；
所述的回收系統(tǒng)包括定位管，該定位管的管壁上、下、前、后對稱開有穿過管壁的U型 槽，其中，管壁上的U型槽的長度大于其他U型槽的長度；定位管一端位于滑軌上，定位管另 一端緊貼套管的內(nèi)壁并與砧體安裝板相接觸；定位管內(nèi)安裝有回收管，回收管位于定位管 的底部，且與砧體安裝板上的被校準(zhǔn)加速度傳感器之間留有一定的距離；在回收管內(nèi)裝有 大緩沖墊和一個滑動導(dǎo)筒，其中，大緩沖墊位于回收管的底部，且大緩沖墊與滑動導(dǎo)筒之間 留有空間，滑動導(dǎo)筒內(nèi)裝有小緩沖墊；
在套管外部，對稱設(shè)置有與定位管中心線成一定角度的兩路激光多普勒測速頭，激光 多普勒測速頭位于定位管一側(cè)，透過套管和定位管的U型槽測量被校準(zhǔn)加速度傳感器的速 度改變量。
本發(fā)明的激光多普勒測速沖擊校準(zhǔn)系統(tǒng)氣炮激勵碰撞裝置，應(yīng)用了雙光束激光多 普勒測速系統(tǒng)測量傳感器的速度變化量，提高了傳感器速度改變量的測量精度。砧體的無 偏心安裝結(jié)構(gòu)和砧體被撞擊后自由飛行，避免了偏心力、摩擦力對砧體運(yùn)動的影響，減小了 傳感器輸出干擾信號對傳感器加速度信號的影響，提高了傳感器的校準(zhǔn)精度?；厥障到y(tǒng)能 夠有效保護(hù)被校準(zhǔn)加速度傳感器，并方便傳感器的換取。


圖1是本發(fā)明的激光多普勒測速沖擊校準(zhǔn)系統(tǒng)氣炮激勵碰撞裝置剖面示意圖。圖2是圖1所示的砧體安裝板的示意圖，其中(a)是剖視圖，(b)是(a)的側(cè)視圖。圖3是圖1所示砧體示意圖。其中(a)是主視圖，(b)是(a)的剖視圖。圖4是圖1所示的滑動導(dǎo)筒示意圖，其中(a)是剖面圖，(b)是(a)的側(cè)視圖。下面結(jié)合附圖及優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明的激光多普勒測速沖擊校準(zhǔn)系統(tǒng)氣炮激勵碰撞裝置，由碰撞 系統(tǒng)和回收系統(tǒng)組成，碰撞系統(tǒng)和回收系統(tǒng)同軸設(shè)置。碰撞系統(tǒng)至少包括有炮管1，炮管1的一端與壓縮氣室連接，炮管1出口的外徑上 連接套管3，該套管3是一個帶有中心通孔的圓管，圓管一端的內(nèi)徑上有和炮管1匹配的螺 紋，圓管另一端的上、下、前、后對稱開有穿過管壁的U型槽；在炮管1內(nèi)有主動彈2，套管3 的出口處連接有砧體安裝板4，在砧體安裝板4中裝有砧體7，砧體7上裝有被校準(zhǔn)加速度 的傳感器8，砧體7的外徑上有激光反射膜6，砧體7內(nèi)安裝有緩沖墊5 ；
所述的回收系統(tǒng)包括定位管13，該定位管13的管壁上、下、前、后對稱開有穿過管壁的 U型槽，其中，管壁上的U型槽的長度大于其他U型槽的長度；定位管13 —端位于滑軌14 上，定位管13另一端緊貼套管3的內(nèi)壁并與砧體安裝板4相接觸；定位管13內(nèi)安裝有回收 管11，回收管11位于定位管13的底部，且與砧體安裝板4上的被校準(zhǔn)加速度傳感器8之 間留有一定的距離；在回收管11內(nèi)裝有大緩沖墊12和一個滑動導(dǎo)筒10，其中，大緩沖墊12 位于回收管11的底部，且大緩沖墊12與滑動導(dǎo)筒10之間留有空間，滑動導(dǎo)筒10內(nèi)裝有小 緩沖墊9 ；
在套管3外部，對稱設(shè)置有與定位管13中心線成一定角度的兩路激光多普勒測速頭 15，激光多普勒測速頭15位于定位管13兩側(cè)，透過套管3和定位管13的U型槽測量被校 準(zhǔn)加速度傳感器8的速度改變量。如圖2所示，砧體安裝板4是一個帶有錐型中心孔4-3的圓柱體，錐型中心孔4-3 用于放置砧體7，錐型中心孔4-3的一端有階梯孔4-1，在圓柱體端面對稱設(shè)置有刻槽4-2， 該刻槽4-2與砧體安裝板4的中心軸線夾角為45°。砧體安裝板4的錐型中心孔4-3的錐面，是砧體7處于靜止?fàn)顟B(tài)的支撐面。如圖3所示，砧體7 —端是和錐型中心孔4-3相匹配的錐度體7-3，另一端是圓柱 體；在圓柱體外徑上對稱設(shè)有激光反射膜粘貼面7-1，圓柱體的端面有臺階7-6，臺階7-6底 面中心有螺紋孔7-2 ；錐度體7-3端面有凹槽7-4，該凹槽7-4用于放置緩沖墊5。如圖4所示，滑動導(dǎo)筒10帶有中心通孔10-1，滑動導(dǎo)筒10—側(cè)有一導(dǎo)槽10_2，滑動導(dǎo)筒10的外表面和中心通孔10-1內(nèi)表面經(jīng)過磨花處理。制作時，炮管1、套管3、砧體安裝板4由不銹鋼材料制作，其中炮管1、砧體安裝板 4要經(jīng)過熱處理，提高鋼的強(qiáng)度；緩沖墊5由羊毛氈制作；激光反射膜6為帶玻璃微珠的反 射膜；砧體7由鈦合金制作。小緩沖墊9和大緩沖墊12由高密度羊毛氈制作，滑動導(dǎo)筒10由膠木材料制作，回 收管11和定位管13由不銹鋼材料制作。裝配時，將炮管1的一端與壓縮氣室連接，炮管1的另一端和套管3螺紋連接，主 動彈2放置在炮管1中。砧體安裝板4裝配到套管3的出口處。砧體7裝配到砧體安裝板 4的錐型中心孔4-3中。緩沖墊5裝配到砧體7的凹槽7-4上，反射膜6粘貼到砧體7的激 光反射膜安裝面7-1上。小緩沖墊9裝配到滑動導(dǎo)筒10中面向砧體7的一端；滑動導(dǎo)筒10裝配到回收管 11中面向砧體7的一端；大緩沖墊12裝配到回收管11底部；回收管11裝配到定位管13 中；定位管13 —端位于滑軌14上，，定位管13另一端緊貼套管3的內(nèi)壁，頂?shù)秸梵w安裝板 4的端面上。砧體安裝板4上的刻槽4-2與砧體安裝板4的中心軸線夾角45°，刻槽4_2寬 1. 5cm。裝配時調(diào)整砧體安裝板4位置，使砧體安裝板4對稱位置刻槽4-2的中心線在同 一水平面上。砧體安裝板4的錐型中心孔4-3和砧體7上的錐度體7-3配合制作，錐度為 4°，錐面光滑。砧體7安裝到砧體安裝板4的錐型中心孔4-3中時，裝配時轉(zhuǎn)動砧體7，使 砧體7上的激光反射膜粘貼面7-1與刻槽4-2在同一水平面上。激光反射膜6粘貼到砧體 7的圓柱體上。從測速激光器發(fā)出的激光束通過激光多普勒測速頭15穿過套管3和定位管13的 u型槽、砧體安裝板4上的刻槽4-2，照射到激光反射膜6上。砧體7的臺階7-6經(jīng)過研磨 表面光潔度小于0. 2，臺階7-6底面中心的螺紋孔7-2中，裝配被校加速度傳感器8。本發(fā)明的激光多普勒測速沖擊校準(zhǔn)系統(tǒng)氣炮激勵碰撞裝置使用方法及工作原理 如下
碰撞系統(tǒng)由壓縮氣室提供的壓縮氣體驅(qū)動主動彈2在炮管1內(nèi)高速運(yùn)動，撞擊砧體7 的緩沖墊5，砧體7受激勵后脫離砧體安裝板4的錐型中心孔4-3的錐面，在回收系統(tǒng)的定 位管13中的空間自由飛行大約1cm，到達(dá)滑動導(dǎo)筒10被回收，滑動導(dǎo)筒10內(nèi)的小緩沖墊9 對傳感器8及引線起保護(hù)作用；大緩沖墊12對滑動導(dǎo)筒10起保護(hù)作用。被校準(zhǔn)加速度的傳感器8受激勵后輸出加速度信號，砧體7在阻尼的作用下速度 逐漸減小，直到最后停止運(yùn)動。同時，套管3外部設(shè)置的與定位管13中心線成一定角度的兩 路激光多普勒測速頭15照射到激光反射膜上，產(chǎn)生激光頻移信號，激光頻移信號正比于傳 感器的速度改變量；數(shù)據(jù)處理被校準(zhǔn)加速度傳感器8的輸出信號和激光多普勒頻移信號， 得到被校加速度傳感器的沖擊靈敏度。申請人:采用本發(fā)明的激光多普勒測速沖擊校準(zhǔn)系統(tǒng)氣炮激勵碰撞裝置，進(jìn)行重復(fù) 性試驗(yàn)，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)如下表所示。傳感器選用B&K公司的8309傳感器。通過處理這組數(shù)據(jù)， 得到激光多普勒測速沖擊校準(zhǔn)系統(tǒng)的重復(fù)性誤差最大為0. 84%。重復(fù)性實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)表
權(quán)利要求
一種激光多普勒測速沖擊校準(zhǔn)系統(tǒng)氣炮激勵碰撞裝置，由碰撞系統(tǒng)和回收系統(tǒng)組成，所述的碰撞系統(tǒng)和回收系統(tǒng)同軸設(shè)置，其特征在于所述的碰撞系統(tǒng)至少包括有炮管(1)，炮管(1)的一端與壓縮氣室連接，炮管(1)出口的外徑上連接套管(3)，該套管(3)是一個帶有中心通孔的圓管，圓管一端的內(nèi)徑上有和炮管(1)匹配的螺紋，圓管另一端的上、下、前、后對稱開有穿過管壁的U型槽；在炮管(1)內(nèi)有主動彈(2)，套管(3)的出口處連接有砧體安裝板(4)，在砧體安裝板(4)中設(shè)有砧體(7)，砧體(7)上放置有被校準(zhǔn)加速度的傳感器(8)，砧體(7)的外徑上有激光反射膜(6)，砧體(7)內(nèi)安裝有緩沖墊(5)；所述的回收系統(tǒng)包括定位管(13)，該定位管(13)的管壁上、下、前、后對稱開有穿過管壁的U型槽，其中，管壁上的U型槽的長度大于其他U型槽的長度；定位管(13)一端位于滑軌(14)上，定位管(13)另一端緊貼套管(3)的內(nèi)壁并與砧體安裝板(4)相接觸；定位管(13)內(nèi)安裝有回收管(11)，回收管(11)位于定位管(13)的底部，且與砧體安裝板(4)上的被校準(zhǔn)加速度的傳感器(8)之間留有一定的距離；在回收管(11)內(nèi)裝有大緩沖墊(12)和一個滑動導(dǎo)筒(10)，其中，大緩沖墊(12)位于回收管(11)的底部，且大緩沖墊(12)與滑動導(dǎo)筒(10)之間留有空間，滑動導(dǎo)筒(10)內(nèi)裝有小緩沖墊(9)；在套管(3)外部，對稱設(shè)置有與定位管(13)中心線成一定角度的兩路激光多普勒測速頭(15)，激光多普勒測速頭(15)位于定位管(13)一側(cè)，透過套管(3)和定位管(13)的U型槽測量被校準(zhǔn)加速度傳感器(8)的速度改變量。
2.如權(quán)利要求1所述的激光多普勒測速沖擊校準(zhǔn)系統(tǒng)氣炮激勵碰撞裝置，其特征在 于，所述的砧體安裝板(4)是一個帶有錐型中心孔(4-3)的圓柱體，錐型中心孔(4-3)用 于放置砧體(7)，錐型中心孔(4-3)的一端有階梯孔(4-1)，在圓柱體端面對稱設(shè)置有刻槽 (4-2)，該刻槽(4-2)與砧體安裝板(4)的中心軸線夾角為45°。
3.如權(quán)利要求1所述的激光多普勒測速沖擊校準(zhǔn)系統(tǒng)氣炮激勵碰撞裝置，其特征在 于，所述的砧體(7)—端是和錐型中心孔(4-3)相匹配的錐度體(7-3)，另一端是圓柱體；在 圓柱體外徑上對稱設(shè)有激光反射膜粘貼面(7-1)，圓柱體的端面有臺階(7-6)，臺階(7-6) 底面中心有螺紋孔(7-2);錐度體(7-3)端面有凹槽(7-4)，該凹槽(7-4)用于放置緩沖墊 (5)。
4.如權(quán)利要求1所述的激光多普勒測速沖擊校準(zhǔn)系統(tǒng)氣炮激勵碰撞裝置，其特征在 于，所述的滑動導(dǎo)筒(10)帶有中心通孔(10-1)，滑動導(dǎo)筒(10)—側(cè)有一導(dǎo)槽(10-2)，滑動 導(dǎo)筒(10)的外表面和中心通孔(10-1)內(nèi)表面經(jīng)過磨花處理。
5.如權(quán)利要求2所述的激光多普勒測速沖擊校準(zhǔn)系統(tǒng)氣炮激勵碰撞裝置，其特征在 于，所述的砧體安裝板(4)的錐型中心孔(4-3)的錐面，是砧體(7)處于靜止?fàn)顟B(tài)的支撐面。
6.如權(quán)利要求1所述的激光多普勒測速沖擊校準(zhǔn)系統(tǒng)氣炮激勵碰撞裝置，其特征在 于，所述的炮管(1)、套管(3)和砧體安裝板(4)由不銹鋼材料制作，所述砧體(7)由鈦合金 制作。
7.如權(quán)利要求1所述的激光多普勒測速沖擊校準(zhǔn)系統(tǒng)氣炮激勵碰撞裝置，其特征在 于，所述激光反射膜(6)為帶玻璃微珠的反射膜。
8.如權(quán)利要求1所述的激光多普勒測速沖擊校準(zhǔn)系統(tǒng)氣炮激勵碰撞裝置，其特征在 于，所述滑軌是(14)是方型的長柱。 2
9.如權(quán)利要求1所述的激光多普勒測速沖擊校準(zhǔn)系統(tǒng)氣炮激勵碰撞裝置，其特征在 于，所述滑動導(dǎo)筒(10)由膠木材料制作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種激光多普勒測速沖擊校準(zhǔn)系統(tǒng)氣炮激勵碰撞裝置，由碰撞系統(tǒng)和回收系統(tǒng)組成，碰撞系統(tǒng)和回收系統(tǒng)同軸設(shè)置，壓縮氣體驅(qū)動主動彈撞擊安裝有被校準(zhǔn)加速度傳感器的砧體，砧體瞬時脫離支撐面，自由飛行一端距離后被回收系統(tǒng)回收；同時與炮管中心線成一定夾角的激光多普勒測速頭照射到激光反射膜上，產(chǎn)生激光頻移信號，激光頻移信號正比于傳感器的速度改變量；數(shù)據(jù)處理受激勵傳感器的輸出信號和激光多普勒頻移信號，得到加速度傳感器的沖擊靈敏度。該裝置傳感器的速度改變量測試精度高；砧體激勵過程受到的摩擦力、偏心力矩小，減小傳感器輸出的干擾信號對加速度信號的影響；傳感器校準(zhǔn)過程簡單、方便，回收系統(tǒng)有效保護(hù)傳感器及引線。
文檔編號G01P21/00GK101980027SQ20101053162
公開日2011年2月23日 申請日期2010年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者姬建榮, 孔軍利, 李芝絨, 殷俊蘭, 王國慶, 王勝強(qiáng), 肖瑋, 蘇健軍, 董樹南 申請人:西安近代化學(xué)研究所