本實(shí)用新型屬于材料力學(xué)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，涉及用于測(cè)定高加速度沖擊環(huán)境下精密器件耐沖擊特性的裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)今微電子器件已經(jīng)在越來(lái)越多的領(lǐng)域中得到運(yùn)用，在使用、運(yùn)輸以及某些特定領(lǐng)域，微電子器件難免會(huì)受到各種各樣的硬碰撞和高強(qiáng)度的沖擊，有時(shí)所遭受的沖擊具有較高的加速度值。另外，在制導(dǎo)炮彈彈體侵徹硬目標(biāo)試驗(yàn)中，炮彈彈體上的電子裝置將承受幾萬(wàn)甚至十萬(wàn)個(gè)重力加速度g以上的加速度。由于諸多原因（電路模塊、電池?fù)p壞，傳感器、電源導(dǎo)線斷裂等）可能導(dǎo)致電子裝置的失效，使測(cè)試數(shù)據(jù)丟失，造成不可挽回的損失。為了盡量減小損失，最大限度地降低現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)，在實(shí)彈現(xiàn)場(chǎng)射擊之前，利用相關(guān)沖擊實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)芯片、電路模塊、測(cè)試裝置進(jìn)行高加速度值的沖擊試驗(yàn)，使可能存在的問(wèn)題盡早地暴露出來(lái)，并采取措施加以解決，從而提高彈載電子裝置的可靠性和在惡劣環(huán)境中的存活性。因此，設(shè)計(jì)研發(fā)一種能夠產(chǎn)生可控高加速度值沖擊環(huán)境的試驗(yàn)裝置成為亟待解決的問(wèn)題。

目前，產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的高加速度值沖擊環(huán)境的方法除了彈箭搭載測(cè)試外，還采用高速?zèng)_擊法和高速離心法等方法。彈箭搭載實(shí)驗(yàn)需要特殊的條件，成本高，普通情況下難以實(shí)現(xiàn)。高速?zèng)_擊法是基于動(dòng)量守恒原理實(shí)現(xiàn)的，將被測(cè)傳感器安裝在一個(gè)自由桿上，砧子和其他物體碰撞自由桿時(shí)，記錄其碰撞過(guò)程中輸出的加速度，便可對(duì)被測(cè)傳感器進(jìn)行測(cè)試或校準(zhǔn)。雖然，高速?zèng)_擊法能夠獲得很高的瞬時(shí)加速度，但就現(xiàn)有的高速?zèng)_擊裝置而言，難以實(shí)現(xiàn)高精度的測(cè)量，實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性也無(wú)法得到保證，有時(shí)實(shí)驗(yàn)還具有相當(dāng)?shù)奈ｋU(xiǎn)性。高速離心法是利用高速離心機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力模擬慣性力場(chǎng)的作用，以旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的離心加速度模擬線加速度的方法。目前，在國(guó)外，高速離心法相關(guān)的測(cè)試與控制技術(shù)較為成熟。在國(guó)內(nèi)，關(guān)于高加速度旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的研究還沒(méi)有廣泛開(kāi)展，利用高速離心法研制的實(shí)驗(yàn)裝置在高加速度值測(cè)試設(shè)備實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域研究較少。

授權(quán)公告號(hào)為CN102507983B的中國(guó)專利公開(kāi)了一種簡(jiǎn)易高g值加速度沖擊試驗(yàn)臺(tái)，包括底座，立柱，上座，響應(yīng)頭總成、夾持控制總成和沖桿總成，將被測(cè)傳感器用螺釘安裝于響應(yīng)頭總成的響應(yīng)頭上端面，連接好線路，將響應(yīng)頭擋片擋住響應(yīng)頭上端面外沿，擰緊響應(yīng)頭擋片螺釘，保證沖桿總成中沖桿垂直跌落時(shí)安裝在響應(yīng)頭上的傳感器和沖桿具有相同的初速度，用手提升沖桿至一定高度，將夾持控制總成中的夾持桿夾緊并提起控制手柄使得夾持桿卡槽卡住夾持桿，記錄沖桿提升的高度，設(shè)置好采集系統(tǒng)參數(shù)，沖桿高速垂直以一定的初速度和底座碰撞反彈，產(chǎn)生高g值加速度沖擊信號(hào)。上述專利所采用的試驗(yàn)臺(tái)須由人工手動(dòng)提升沖桿，難以產(chǎn)生較高的初速度。不同于上述專利技術(shù)，本實(shí)用新型在電腦操作界面直接輸入彈簧壓力，提升機(jī)自動(dòng)夾持沖擊艙體壓縮彈簧至指定彈簧壓力，最大彈簧壓力可達(dá)8000N，可產(chǎn)生較高的初速度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種操作安全便捷，可創(chuàng)造可控的高加速度值沖擊環(huán)境并能檢測(cè)在特定高加速度值沖擊環(huán)境下精密器件耐沖擊特性的裝置。

本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

用于測(cè)定高加速度沖擊環(huán)境下精密器件耐沖擊特性的裝置，該裝置包括底座、豎直設(shè)置在底座上的導(dǎo)向支架、沿豎直方向設(shè)置且與導(dǎo)向支架固定連接的飛行軌道、設(shè)置在飛行軌道上且與飛行軌道滑動(dòng)連接的沖擊艙體、設(shè)置在飛行軌道頂部且與沖擊艙體相適配的推送感應(yīng)機(jī)構(gòu)、位于沖擊艙體下方且與底座滑動(dòng)連接的可移動(dòng)沖擊力承受臺(tái)、設(shè)置在可移動(dòng)沖擊力承受臺(tái)上的沖擊加速度調(diào)節(jié)器以及分別與沖擊加速度調(diào)節(jié)器、推送感應(yīng)機(jī)構(gòu)電連接的數(shù)據(jù)采集處理器。

所述的沖擊艙體包括沖擊接觸頭、設(shè)置在沖擊接觸頭內(nèi)部的環(huán)境加速度值傳感器、設(shè)置在沖擊接觸頭頂部的樣品倉(cāng)底座、將樣品倉(cāng)底座完全包裹在內(nèi)的外殼體、倒扣在樣品倉(cāng)底座上的樣品盒以及設(shè)置在樣品盒頂部的樣品加速度值傳感器，所述的數(shù)據(jù)采集處理器分別與環(huán)境加速度值傳感器、樣品加速度值傳感器電連接。

所述的外殼體與沖擊接觸頭之間設(shè)有潤(rùn)滑環(huán)，并且所述的外殼體的側(cè)壁上設(shè)有提升耳，頂部設(shè)有二次沖擊緩沖墊。

所述的飛行軌道為軸線與重力線重合的圓柱形管道，該圓柱形管道的背面設(shè)有光學(xué)測(cè)速頭，該光學(xué)測(cè)速頭與數(shù)據(jù)采集處理器電連接。

所述的推送感應(yīng)機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在圓柱形管道內(nèi)部的非線性彈簧以及位于圓柱形管道頂部的壓力傳感器，該壓力傳感器與數(shù)據(jù)采集處理器電連接。

所述的非線性彈簧頂端與壓力傳感器連接，底端為自由端。

所述的非線性彈簧為圓柱形非線性彈簧，其外徑與圓柱形管道的內(nèi)徑相同。

所述的可移動(dòng)沖擊力承受臺(tái)為砧板，該砧板的底部設(shè)有凸塊，所述的底座上設(shè)有與凸塊相適配的滑動(dòng)軌道，所述的砧板通過(guò)滑動(dòng)軌道可水平移動(dòng)地設(shè)置在底座上。

所述的沖擊加速度調(diào)節(jié)器設(shè)置在砧板上，并且所述的沖擊加速度調(diào)節(jié)器的幾何中心與沖擊接觸頭的幾何中心重合。

所述的沖擊加速度調(diào)節(jié)器為電磁阻尼器、液體阻尼器或片狀粘彈性材料。

其中，所述的片狀粘彈性材料可以選自市售的橡膠墊、高密度毛氈墊或高彈性塑料墊。

所述的砧板與沖擊接觸頭的端面相平行。

所述的數(shù)據(jù)采集處理器包括一多通道高速數(shù)據(jù)采集卡在內(nèi)的硬件和軟件分析系統(tǒng)，其中，軟件分析系統(tǒng)可以是包括希爾伯特-黃算法、主成分分析算法在內(nèi)的沖擊力解析軟件。

本實(shí)用新型裝置中，所述的沖擊艙體與導(dǎo)向支架之間設(shè)有提升機(jī)，該提升機(jī)設(shè)有與提升耳相適配的提升夾槽，所述的沖擊艙體通過(guò)提升機(jī)沿圓柱形管道向上提升移動(dòng)。

在實(shí)際使用時(shí)，本實(shí)用新型裝置使用方法具體包括以下步驟：

1）將緩沖材料放置在沖擊艙體的樣品盒下方，將待測(cè)試的精密器件放入樣品盒內(nèi)，將沖擊艙體放置指定位置處，關(guān)閉儀器門(mén)；

2）中央控制電腦發(fā)出測(cè)試開(kāi)始的指令，提升機(jī)夾持沖擊艙體沿圓柱形管道做直線向上運(yùn)動(dòng)，壓縮圓柱形非線性彈簧；

3）壓力傳感器根據(jù)圓柱形非線性彈簧的壓縮量接收彈簧壓力信號(hào)，并在中央控制電腦中顯示出彈簧壓力數(shù)值；此時(shí)，中央控制電腦循環(huán)判斷接收到的彈簧壓力的數(shù)值是否符合設(shè)定的彈簧壓力數(shù)值，若符合，則中央控制電腦發(fā)出指令至提升機(jī)，提升機(jī)解開(kāi)鎖定，釋放沖擊艙體；

4）沖擊艙體在圓柱形非線性彈簧的推送作用下，沿圓柱形管道做直線加速下降運(yùn)動(dòng)，待圓柱形非線性彈簧作用力消失后，沖擊艙體做自由落體運(yùn)動(dòng)；

5）在沖擊艙體做自由落體運(yùn)動(dòng)并撞擊沖擊加速度調(diào)節(jié)器時(shí)，光學(xué)測(cè)速頭接收沖擊速度測(cè)試反射光標(biāo)光信號(hào)，速度信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集處理器傳輸至中央控制電腦，中央控制電腦顯示沖擊艙體撞擊沖擊加速度調(diào)節(jié)器的速度值；

6）沖擊艙體撞擊沖擊加速度調(diào)節(jié)器產(chǎn)生加速度，此時(shí)，環(huán)境加速度值傳感器、樣品加速度值傳感器分別感知加速度信號(hào)，加速度信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集處理器傳輸至中央控制電腦，中央控制電腦計(jì)算出沖擊艙體撞擊沖擊加速度調(diào)節(jié)器時(shí)的環(huán)境加速度值、樣品加速度值，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、儲(chǔ)存和顯示。

本實(shí)用新型中沖擊加速度調(diào)節(jié)器所用材料不同，環(huán)境加速度值傳感器所接收到的信號(hào)也不同，即通過(guò)改變沖擊加速度調(diào)節(jié)器的材質(zhì)可以控制裝置產(chǎn)生可控的加速度值沖擊環(huán)境，然后，再通過(guò)環(huán)境加速度值傳感器、樣品加速度值傳感器感知的加速度信號(hào)，來(lái)測(cè)試在緩沖材料防護(hù)下精密器件的耐沖擊特性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型裝置可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)創(chuàng)造可控的高加速度值沖擊環(huán)境，用以檢測(cè)在特定高加速度值的沖擊環(huán)境下，受到緩沖材料防護(hù)的精密器件的耐沖擊特性。本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)：

1）采用壓縮圓柱形非線性彈簧的方法獲得初始能量，安全性高；

2）通過(guò)沖擊加速度調(diào)節(jié)器與壓縮圓柱形非線性彈簧的協(xié)同作用，用以產(chǎn)生可控的高加速度值沖擊環(huán)境，穩(wěn)定性好；

3）在特定高加速度值沖擊環(huán)境下，將緩沖材料放置在樣品盒下，待測(cè)試的精密器件放入樣品盒內(nèi)，利用環(huán)境加速度值傳感器、樣品加速度值傳感器分別接收加速度信號(hào)，以此為指標(biāo)來(lái)測(cè)試在緩沖材料防護(hù)下精密器件的耐沖擊特性，安全可靠，測(cè)試精度高，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化智能控制，大大降低了試驗(yàn)測(cè)試時(shí)間，經(jīng)濟(jì)實(shí)用性好，便于大范圍推廣使用，具有很好的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型沖擊艙體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)記說(shuō)明：

1—底座、2—導(dǎo)向支架、3—飛行軌道、4—沖擊艙體、41—沖擊接觸頭、42—樣品倉(cāng)底座、43—外殼體、44—樣品盒、45—環(huán)境加速度值傳感器、46—樣品加速度值傳感器、47—潤(rùn)滑環(huán)、48—提升耳、49—二次沖擊緩沖墊、5—非線性彈簧、6—壓力傳感器、7—可移動(dòng)沖擊力承受臺(tái)、8—沖擊加速度調(diào)節(jié)器、9—數(shù)據(jù)采集處理器、10—中央控制電腦、11—提升機(jī)、12—滑動(dòng)軌道。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例：

如圖1所示，用于測(cè)定高加速度沖擊環(huán)境下精密器件耐沖擊特性的裝置，該裝置包括底座1、豎直設(shè)置在底座1上的導(dǎo)向支架2、沿豎直方向設(shè)置且與導(dǎo)向支架2固定連接的飛行軌道3、設(shè)置在飛行軌道3上且與飛行軌道3滑動(dòng)連接的沖擊艙體4、設(shè)置在飛行軌道3頂部且與沖擊艙體4相適配的推送感應(yīng)機(jī)構(gòu)、位于沖擊艙體4下方且與底座1滑動(dòng)連接的可移動(dòng)沖擊力承受臺(tái)7、設(shè)置在可移動(dòng)沖擊力承受臺(tái)7上的沖擊加速度調(diào)節(jié)器8以及分別與沖擊加速度調(diào)節(jié)器8、推送感應(yīng)機(jī)構(gòu)電連接的數(shù)據(jù)采集處理器9。

如圖2所示，沖擊艙體4包括沖擊接觸頭41、設(shè)置在沖擊接觸頭41內(nèi)部的環(huán)境加速度值傳感器45、設(shè)置在沖擊接觸頭41頂部的樣品倉(cāng)底座42、將樣品倉(cāng)底座42完全包裹在內(nèi)的外殼體43、倒扣在樣品倉(cāng)底座42上的樣品盒44以及設(shè)置在樣品盒44頂部的樣品加速度值傳感器46，數(shù)據(jù)采集處理器9分別與環(huán)境加速度值傳感器54、樣品加速度值傳感器46電連接。外殼體43與沖擊接觸頭41之間設(shè)有潤(rùn)滑環(huán)47，并且外殼體43的側(cè)壁上設(shè)有提升耳48，頂部設(shè)有二次沖擊緩沖墊49。

另外，沖擊艙體4的背面還設(shè)有豎向排列的沖擊速度測(cè)試反射光標(biāo)，該沖擊速度測(cè)試反射光標(biāo)為兩個(gè)相距為32mm的長(zhǎng)方形反光片。

飛行軌道3為軸線與重力線重合的圓柱形管道，該圓柱形管道的背面設(shè)有光學(xué)測(cè)速頭，該光學(xué)測(cè)速頭與數(shù)據(jù)采集處理器9電連接。其中，光學(xué)測(cè)速頭中設(shè)有用于發(fā)送光信號(hào)的發(fā)送模塊和用于接收光脈沖編碼信號(hào)的接收模塊，其位于圓柱形管道背面。

推送感應(yīng)機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在圓柱形管道內(nèi)部的非線性彈簧5以及位于圓柱形管道頂部的壓力傳感器6，該壓力傳感器6與數(shù)據(jù)采集處理器9電連接。非線性彈簧5頂端與壓力傳感器6連接，底端為自由端。非線性彈簧5為圓柱形非線性彈簧，其外徑與圓柱形管道的內(nèi)徑相同。

可移動(dòng)沖擊力承受臺(tái)7為砧板，該砧板的底部設(shè)有凸塊，底座1上設(shè)有與凸塊相適配的滑動(dòng)軌道12，砧板通過(guò)滑動(dòng)軌道12可水平移動(dòng)地設(shè)置在底座1上。砧板與沖擊接觸頭41的端面相平行。

沖擊加速度調(diào)節(jié)器8設(shè)置在砧板上，并且沖擊加速度調(diào)節(jié)器8的幾何中心與沖擊接觸頭41的幾何中心重合。其中，沖擊加速度調(diào)節(jié)器8為電磁阻尼器、液體阻尼器或片狀粘彈性材料。其中，片狀粘彈性材料可以選自市售的橡膠墊、高密度毛氈墊或高彈性塑料墊。

數(shù)據(jù)采集處理器9包括一多通道高速數(shù)據(jù)采集卡在內(nèi)的硬件和軟件分析系統(tǒng)，其中，軟件分析系統(tǒng)可以是包括希爾伯特-黃算法、主成分分析算法在內(nèi)的沖擊力解析軟件。

在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，沖擊艙體4與導(dǎo)向支架2之間設(shè)有提升機(jī)11，該提升機(jī)11設(shè)有與提升耳48相適配的提升夾槽，沖擊艙體4通過(guò)提升機(jī)11沿圓柱形管道向上提升移動(dòng)。

在實(shí)際使用時(shí)，本實(shí)施例裝置使用方法具體包括以下步驟：

1）將緩沖材料放置在沖擊艙體4的樣品盒44下方，將待測(cè)試的精密器件放入樣品盒44內(nèi)，將沖擊艙體4放置指定位置處，關(guān)閉儀器門(mén)；

2）中央控制電腦10發(fā)出測(cè)試開(kāi)始的指令，提升機(jī)11夾持沖擊艙體4沿圓柱形管道做直線向上運(yùn)動(dòng)，壓縮圓柱形非線性彈簧5；

3）壓力傳感器6根據(jù)圓柱形非線性彈簧5的壓縮量接收彈簧壓力信號(hào)，并在中央控制電腦10中顯示出彈簧壓力數(shù)值；此時(shí)，中央控制電腦10循環(huán)判斷接收到的彈簧壓力的數(shù)值是否符合設(shè)定的彈簧壓力數(shù)值，若符合，則中央控制電腦10發(fā)出指令至提升機(jī)11，提升機(jī)11解開(kāi)鎖定，釋放沖擊艙體4；

4）沖擊艙體4在圓柱形非線性彈簧5的推送作用下，沿圓柱形管道做直線加速下降運(yùn)動(dòng)，待圓柱形非線性彈簧5作用力消失后，沖擊艙體4做自由落體運(yùn)動(dòng)；

5）在沖擊艙體4做自由落體運(yùn)動(dòng)并撞擊沖擊加速度調(diào)節(jié)器8時(shí)，光學(xué)測(cè)速頭接收沖擊速度測(cè)試反射光標(biāo)光信號(hào)，速度信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集處理器9傳輸至中央控制電腦10，中央控制電腦10顯示沖擊艙體4撞擊沖擊加速度調(diào)節(jié)器8的速度值；

6）沖擊艙體4撞擊沖擊加速度調(diào)節(jié)器8產(chǎn)生加速度，此時(shí)，環(huán)境加速度值傳感器45、樣品加速度值傳感器46分別感知加速度信號(hào)，加速度信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集處理器傳9輸至中央控制電腦10，中央控制電腦10計(jì)算出沖擊艙體4撞擊沖擊加速度調(diào)節(jié)器8時(shí)的環(huán)境加速度值、樣品加速度值，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、儲(chǔ)存和顯示。

在實(shí)際使用時(shí)，沖擊加速度調(diào)節(jié)器8所用材料不同，環(huán)境加速度值傳感器45所接收到的信號(hào)也不同，即通過(guò)改變沖擊加速度調(diào)節(jié)器8的材質(zhì)可以控制裝置產(chǎn)生可控的加速度值沖擊環(huán)境，然后，再通過(guò)環(huán)境加速度值傳感器45、樣品加速度值傳感器46感知的加速度信號(hào)，來(lái)測(cè)試在緩沖材料防護(hù)下精密器件的耐沖擊特性。

上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用實(shí)用新型。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的揭示，不脫離本實(shí)用新型范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。