警用防護(hù)裝備穿刺試驗中刀具運動參數(shù)的自動測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及警用防護(hù)裝備防護(hù)性能測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種警用防護(hù)裝備穿刺試驗中刀具運動參數(shù)的自動測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]警用防護(hù)裝備的防護(hù)性能，包括防彈、防銳器及利器刺入(簡稱防刺)、防銳器切割及劈砍、防鈍器擊打、防爆炸、防火焰燃燒、防危險液體潑濺、防毒氣等。其中警察日常執(zhí)勤及反恐處突工作中穿著最多、使用最為廣泛的就是防刺類裝備，如防刺服、防彈防刺服、防暴服等。上述警用防刺裝備防護(hù)性能、特別是防刺性能的測試、質(zhì)量檢測和評價，對保證警用裝備的防護(hù)性能滿足實戰(zhàn)需要、保證一線警員人身安全、保證各項任務(wù)的順利完成具有十分重要的意義。目前世界各國均將警用防護(hù)裝備防刺性能的評價作為警用裝備研究領(lǐng)域和工作的重要組成部分。
[0003]警用裝備防刺性能的測試和評價，主要是研究模擬實戰(zhàn)過程中警員所面臨威脅的銳器及利器在刺入警用防護(hù)裝備后各類裝備的防護(hù)效果:測試刀具以一定角度、速度和能量刺入警用防護(hù)裝備后，裝備是否被穿透、刀尖穿透的深度是警用防護(hù)裝備防刺性能的直接表征。目前完成警用裝備防刺性能測試和評價的主要技術(shù)依據(jù)包括國內(nèi)外的各類防刺測試標(biāo)準(zhǔn)，如中國的GA68標(biāo)準(zhǔn)，美國的NI J標(biāo)準(zhǔn)，英國的HOSDB標(biāo)準(zhǔn)等。在上述標(biāo)準(zhǔn)中，均是通過一種落錘沖擊試驗裝置完成此類測試，測試的強(qiáng)度均是以測試刀具刺入防護(hù)裝備時的能量進(jìn)行表征，而刺入能量則僅依靠刀具下落前的高度(E=mgh，m是刀具及配重總質(zhì)量，h是下落高度)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種傳統(tǒng)的技術(shù)手段，刀具與防護(hù)裝備之間的相互作用、測試刀具的實際下落速度(由于下落過程中的風(fēng)阻和軌道摩擦與理論計算值具有一定偏差)、刀具的行程等重要過程參數(shù)的監(jiān)控處于缺失狀態(tài)，導(dǎo)致試驗人員既無法對測試試驗本身的有效性進(jìn)行評判(如:測試刀具實際入刺的速度與理論值之間是否存在不可接受的偏差)，也無法對測試過程中防護(hù)裝備受到?jīng)_擊的強(qiáng)烈程度進(jìn)行表征(如:防護(hù)裝備受到測試刀具沖擊的力值、測試刀具自身加速度的變化曲線等)。而特別是后者這一不足，使得研究人員對穿刺過程的認(rèn)知不夠，對于不同材質(zhì)、不同防護(hù)結(jié)構(gòu)的裝備在受到刀具穿刺時的抵御防護(hù)機(jī)理研究是一種空白，不利于防護(hù)裝備的研究和進(jìn)一步產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定。
[0004]目前在中國國內(nèi)進(jìn)行警用防護(hù)裝備防刺性能研究的機(jī)構(gòu)中，均未實現(xiàn)刀具刺入警用防護(hù)裝備的過程中加速度、沖擊力值、入刺點速度、刀具行程的測量和監(jiān)控。防刺性能測試技術(shù)手段僅包括刀具的自由釋放，并通過刀具自由下落高度的調(diào)節(jié)實現(xiàn)入刺能量的調(diào)節(jié)。在實驗過程參數(shù)的采集方面，未配備各類傳感器及數(shù)據(jù)采集裝置，不能對實驗結(jié)果進(jìn)行全面、有效的分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本實用新型提出一種警用防護(hù)裝備穿刺試驗中刀具運動參數(shù)的自動測量裝置，實現(xiàn)刀具刺入警用防護(hù)裝備過程中的加速度、沖擊力、入刺點速度、行程等運動參數(shù)的自動測量。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實用新型采取如下技術(shù)方案:
[0007]—種警用防護(hù)裝備穿刺試驗中刀具運動參數(shù)的自動測量裝置，包括:沖擊力傳感器，加速度傳感器，位移傳感器，對射光柵和光電傳感器，數(shù)據(jù)采集與處理單元，刀具及安裝在所述刀具尾部的刀具配重。所述位移傳感器、加速度傳感器、沖擊力傳感器、對射光柵和光電傳感器輸出的反映刀具運動參數(shù)的模擬信號送至所述數(shù)據(jù)采集與處理單元，經(jīng)所述數(shù)據(jù)采集與處理單元處理、計算后完成刀具運動參數(shù)的自動測量。
[0008]所述沖擊力傳感器安裝在所述刀具的尾部，并與所述刀具配重的內(nèi)側(cè)形成相互支撐;所述加速度傳感器布置在所述刀具配重的外側(cè)或所述刀具的刀身上;所述對射光柵和光電傳感器固定在軌道支架上;所述位移傳感器和所述刀具固定在同一滑塊上，所述滑塊帶動位移傳感器和所述刀具一起做自由落體運動。
[0009]進(jìn)一步地，所述沖擊力傳感器與所述刀具的尾部間設(shè)置球型軸承，以避免同軸性不佳引起的測試誤差。
[0010]進(jìn)一步地，所述加速度傳感器為壓電式傳感器，其安裝方向與所述刀具的刺入方向一致。
[0011]進(jìn)一步地，所述對射光柵和光電傳感器至少為兩組，各組對射光柵間的距離為定值。
[0012]進(jìn)一步地，所述滑塊上固定擋板，所述刀具下落時，所述擋板經(jīng)過所述對射光柵和光電傳感器時遮擋光信號。
[0013]進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集與處理單元包括多通道數(shù)據(jù)采集卡和微處理器，或者是一臺安裝了數(shù)據(jù)采集卡的計算機(jī)。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0015]本實用新型能夠?qū)梅雷o(hù)裝備穿刺試驗過程中刀具的加速度、沖擊力、行程和實際刺入速度等運動參數(shù)進(jìn)行同步、實時自動測量和記錄，從而為警用防護(hù)裝備防刺性能測試、防刺機(jī)理研究提供準(zhǔn)確和必需的試驗數(shù)據(jù)，用以評價試驗過程的有效性和裝備所用防護(hù)結(jié)構(gòu)的防護(hù)效果。實驗表明，采用本實用新型的自動測量裝置，加速度測量范圍為0-300g，分辨率為0.1g;沖擊力測量范圍0-1 OkN，分辨率為IN;刀具行程測量精度為0.1mm;刀具實際刺入速度測量精度0.lm/s。
【附圖說明】
[0016]圖1為警用防護(hù)裝備穿刺試驗中刀具運動參數(shù)的自動測量裝置組成示意圖。
[0017]圖中:I一位移傳感器，2—刀具配重，3—刀具，4一加速度傳感器，5—擋板，6—沖擊力傳感器，7—對射光柵和光電傳感，8—滑塊，9 一數(shù)據(jù)采集與處理單元。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進(jìn)一步說明。
[0019]—種警用防護(hù)裝備穿刺試驗中刀具運動參數(shù)的自動測量裝置，如圖1所示，包括:沖擊力傳感器6，加速度傳感器4，位移傳感器I，對射光柵和光電傳感器7，數(shù)據(jù)米集與