一种用于低速冲击测试的测速装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于低速冲击测试的测速装置，该测速装置与冲击测试装置连接，所述的冲击测试装置包括冲击落锤，所述的测速装置包括测速传感头、固定架、平台、测试标尺和信号采集分析组件；所述的测速传感头与固定架连接；所述的固定架连接在平台上；所述的平台与冲击测试装置连接；所述的测试标尺固定于冲击落锤外表面上，随冲击落锤共同运动；所述的信号采集分析组件与测速传感头连接。与现有技术相比，本发明具有可以实现真实、准确获知防护材料表面在受到冲击时的冲击速度或冲击能量以及反弹速度等优点。
【专利说明】一种用于低速冲击测试的测速装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料分析【技术领域】，尤其涉及一种用于低速冲击测试的测速装置。
【背景技术】
[0002]随着现代化进程的不断推进，人们遭受高空抛物、运载工具碰撞等低速冲击伤害现象日益普遍，在航空航天和军用领域也存在着飞行器的撞击和防弹衣的非贯穿性损伤，因此针对低速冲击的防护需求，对于不同材料耐低速冲击性能的研究是急切需要解决的关键问题之一。
[0003]现有的冲击测试装置包括摆锤式和落锤式，鉴于测试灵活性限制，落锤冲击试验机运用较为广泛。但传统的落锤冲击试验机多为通过设定落锤高度，计算得到冲击试样的冲击能量或者冲击速度，忽略落锤在冲击方向路径内的能量损耗值，从而导致所获得的冲击速度参数值不准确，尤其是在设定较低落锤高度时获得的冲击速度数值误差较大，影响防护材料耐冲击性能的判定；同时由于落锤冲击试样过程中会发生反弹现象而且反弹速度与试样本身的结构特征有关，因此冲击能量可分为落锤反弹能量和试样吸收能量，而传统的落锤冲击试验机仅能通过对受冲击后试样表面的几何破坏形状进行测量，间接地定性分析冲击后试样的吸收能量，而无法定量确定试样吸收能量的大小，落锤的反弹能量更无从可知，因此现有的落锤冲击试验机所获得的数据无法全面、透彻的了解防护材料的耐低速冲击性能。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了克服上述现有冲击测试装置存在的缺陷而提出了一种可以实现真实、准确获知防护材料表面在受到冲击时的冲击速度和反弹速度的用于低速冲击测试的测速装置。
[0005]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0006]一种用于低速冲击测试的测速装置，该测速装置与冲击测试装置连接，所述的冲击测试装置包括冲击落锤，所述的测速装置包括测速传感头、固定架、平台、测试标尺和信号采集分析组件；
[0007]所述的测速传感头与固定架连接；
[0008]所述的固定架连接在平台上；
[0009]所述的平台与冲击测试装置连接；
[0010]所述的测试标尺固定于冲击落锤外表面上，随冲击落锤共同运动；
[0011]所述的信号采集分析组件与测速传感头连接；
[0012]启动冲击测试装置，冲击落锤在设定高度自由下落，当测试标尺进入测速传感头激光照射点范围时，信号采集分析组件开始采样，当测试标尺离开测速传感头激光照射点范围时，信号采集分析组件停止采样，信号采集分析组件根据采样信号与测试标尺固定长度分别计算冲击落锤的冲击速度和反弹速度，并对计算结果进行记录、储存和显示。[0013]所述的测速传感头包括发送光信号的发送模块和接收光脉冲编码信号的接收模块，所述的接收模块与信号采集分析组件连接。
[0014]所述的固定架包括一个固定管夹和一个T型连接板件，所述的测速传感头通过固定管夹固定在T型连接板件上。
[0015]所述的固定管夹固定在T型连接板件的竖边边缘处。
[0016]所述的固定管夹上设有用于放置测速传感头的抱箍。
[0017]所述的平台为由一个梯形结构板和一个长方形结构板连接而成的一体式板件，所述的梯形结构板上靠近短底边内侧设有两排安装孔，所述的平台通过该安装孔与固定架连接，所述的长方形结构板上设有固定孔，所述的平台通过固定孔与冲击测试装置连接。
[0018]所述的测试标尺上设有用于触发信号采集分析组件开始采样的触发编码。
[0019]所述的测试标尺为衍射光栅或反光条码。
[0020]所述的信号采集分析组件包括数据分析采集器、中央控制电脑和用于传输信号的信号传输通道，所述的数据分析采集器一端通过信号传输通道连接测速传感头，另一端连接中央控制电脑。
[0021]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0022]现有的冲击测试装置通过设定落锤高度计算得到冲击试样的冲击能量或者冲击速度，忽略落锤在冲击方向路径内的能量损耗值，从而导致所获得的冲击速度参数值不准确，尤其是在设定较低落锤高度时冲击速度误差较大，影响防护材料耐冲击性能的判定；而且仅能通过对受冲击后试样表面的几何破坏形状进行测量间接的定性分析冲击后试样的吸收能量，而无法定量确定试样吸收能量的大小，落锤的反弹能量更无从可知。本发明的测速装置与冲击测试装置相连接，通过测速传感头准确测得冲击落锤冲击试样前瞬间的冲击速度和冲击后反弹瞬间的速度，避免落锤在冲击方向路径内能量消耗的干扰，保证了所获得冲击速度或者说冲击能量参数值的准确性，同时又可以获得落锤的反弹速度，进而得到落锤反弹能量和试样吸收能量，有利于对防护材料耐低速冲击性能进行深入的研究探讨。冲击能量与反弹能量的差值便为试样吸收能量，本发明可以定量确定试样吸收能量的大小。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明装置的总体结构示意图；
[0024]图2为本发明测速传感头的示意图；
[0025]图3为本发明固定架的示意图；
[0026]图4为本发明平台的示意图；
[0027]图5为本发明装置的测速流程图。
[0028]其中:1、测速传感头；2、固定架；3、平台；4、测试标尺；5、冲击落锤；6、信号采集分析组件；7、数据分析采集器；8、中央控制电脑；9、信号传输通道；2-1、固定管夹；2-2、T型连接板件；2_3、管夹安装孔；2-4、腰型安装孔；3-1、梯形结构板；3-2、长方形结构板。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0030]如图1所示，一种用于低速冲击测试的测速装置，该测速装置与冲击测试装置配合使用，冲击测试装置包括冲击落锤5，测速装置包括测速传感头1、固定架2、平台3、测试标尺4和信号采集分析组件6，测速传感头1与固定架2连接，固定架2连接在平台3上，测试标尺4固定于冲击落锤5外表面上，随冲击落锤5共同运动，信号采集分析组件6与测速传感头1连接。
[0031]测速传感头1包括发送光信号的发送模块和接收光脉冲编码信号的接收模块，接收模块与信号采集分析组件6连接。
[0032]如图2-图3所示，固定架2包括一个固定管夹2-1和一个T型连接板件2_2，测速传感头1位于固定管夹2-1抱箍内，通过固定管夹2-1固定在T型连接板件2-2上，固定管夹2-1的抱箍直径与测速传感头1直径大小相符，固定管夹2-1固定在T型连接板件2-2的竖边边缘处。
[0033]T型连接板件2-2上设有管夹安装孔2-3和腰型安装孔2_4，螺丝钉通过固定管夹2-1的底板安装孔、T型连接板件2-2上的管夹安装孔2-3将测速传感头1固定于固定架2上，管夹安装孔2-3直径大小与固定管夹底板安装孔直径相符，T型连接板件2-2通过腰型安装孔2-4固定于平台3上。
[0034]如图4所示，平台3为由一个梯形结构板3-1和一个长方形结构板3-2连接而成的一体式板件，梯形结构板3-1上靠近短底边内侧设有两排安装孔，该安装孔可以根据实际测试要求选择不同距离，平台3通过该安装孔与固定架2连接，长方形结构板3-2上设有一对固定孔，平台3通过固定孔与冲击测试装置连接。
[0035]测试标尺4上设有用于触发信号采集分析系统6开始采样的触发编码，测试标尺4为衍射光栅或反光条码，且标尺长度经精确测量后固定于冲击落锤5外表面上，可随冲击测试装置的冲击落锤5共同运动。
[0036]信号采集分析系统6包括数据分析采集器7、中央控制电脑8和用于传输信号的信号传输通道9。信号传输通道9可以是低噪声信号传输电缆；数据分析采集器7通过信号传输通道9连接测速传感头1，用于对信号进行模数转换后，输入中央控制电脑8进行存储、运算和显示；中央控制电脑8连接数据分析采集器7，对数据采集进行启动或停止控制。
[0037]在进行低速冲击试验时，该装置通过平台3的固定孔安装在冲击测试装置上。
[0038]如图5所示，为本发明装置的测速流程图:启动冲击测试装置，冲击落锤5在设定高度时自由下落，当冲击落锤表面的测试标尺进入测速传感头1激光照射点范围时，测速传感头1的发送模块发送主动信号至测试标尺4，测试标尺4随冲击落锤5的移动反射主动信号形成脉冲，测速传感头1的接收模块接收到测试标尺4的第一个触发编码信号后，数据分析采集器7的采样信号被触发，开始采样，测速传感头1的接收模块接收到测试标尺4的最后一个触发编码信号后，停止采样；采样信号通过信号传输通道9输送到数据分析采集器7模数转换处理后再送至中央控制电脑8，中央控制电脑8根据采样信号的持续时间与测试标尺4的固定长度进行数学运算，得到冲击落锤5的冲击速度和反弹速度并对数据记录、储存和显示，最后可根据获得的冲击速度和反弹速度计算冲击能量、反弹能量及材料的吸收能量。
【权利要求】
1.一种用于低速冲击测试的测速装置，该测速装置与冲击测试装置连接，所述的冲击测试装置包括冲击落锤(5)，其特征在于:所述的测速装置包括测速传感头(1)、固定架(2)、平台(3)、测试标尺(4)和信号采集分析组件(6)；所述的测速传感头(1)与固定架(2)连接；所述的固定架⑵连接在平台⑶上；所述的平台(3)与冲击测试装置连接；所述的测试标尺(4)固定于冲击落锤(5)外表面上，随冲击落锤(5)共同运动；所述的信号采集分析组件(6)与测速传感头(1)连接；启动冲击测试装置，冲击落锤(5)在设定高度自由下落，当测试标尺⑷进入测速传感头(1)激光照射点范围时，信号采集分析组件(6)开始采样，当测试标尺(4)离开测速传感头(1)激光照射点范围时，信号采集分析组件(6)停止采样，信号采集分析组件(6)根据采样信号与测试标尺(4)固定长度分别计算冲击落锤(5)的冲击速度和反弹速度，并对计算结果进行记录、储存和显示。
2.根据权利要求1所述的用于低速冲击测试的测速装置，其特征在于:所述的测速传感头(1)包括发送光信号的发送模块和接收光脉冲编码信号的接收模块，所述的接收模块与信号采集分析组件(6)连接。
3.根据权利要求1所述的用于低速冲击测试的测速装置，其特征在于:所述的固定架(2)包括一个固定管夹(2-1)和一个T型连接板件(2-2)，所述的测速传感头(1)通过固定管夹(2-1)固定在T型连接板件(2-2)上。
4.根据权利要求3所述的用于低速冲击测试的测速装置，其特征在于:所述的固定管夹(2-1)固定在T型连接板件(2-2)的竖边边缘处。
5.根据权利要求3所述的用于低速冲击测试的测速装置，其特征在于:所述的固定管夹(2-1)上设有用于放置测速传感头(1)的抱箍。
6.根据权利要求1所述的用于低速冲击测试的测速装置，其特征在于:所述的平台(3)为由一个梯形结构板(3-1)和一个长方形结构板(3-2)连接而成的一体式板件，所述的梯形结构板(3-1)上靠近短底边内侧设有两排安装孔，所述的平台(3)通过该安装孔与固定架(2)连接，所述的长方形结构板(3-2)上设有固定孔，所述的平台(3)通过固定孔与冲击测试装置连接。
7.根据权利要求1所述的用于低速冲击测试的测速装置，其特征在于:所述的测试标尺(4)上设有用于触发信号采集分析组件(6)开始采样的触发编码。
8.根据权利要求7所述的用于低速冲击测试的测速装置，其特征在于:所述的测试标尺(4)为衍射光栅或反光条码。
9.根据权利要求1所述的用于低速冲击测试的测速装置，其特征在于:所述的信号采集分析组件(6)包括数据分析采集器(7)、中央控制电脑(8)和用于传输信号的信号传输通道(9)，所述的数据分析采集器(7) —端通过信号传输通道(9)连接测速传感头(1)，另一端连接中央控制电脑(8)。
【文档编号】G01P3/36GK103698235SQ201410010279
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】薛亚静, 林兰天, 高琮, 刘晓霞, 张福乐, 王瑾, 蒋瑾, 刘书华 申请人:上海工程技术大学