本实用新型属于速度测量领域，尤其涉及基于荧光反应的空气炮测速装置。
背景技术：
：现阶段国内外普遍采用空气炮实验来模拟高速设备的发射、运动、碰撞等过程。空气炮高速弹丸发生碰撞前的速度的精密测量，是实验重复性和获得碰撞后相关参数和稳定性能分析的保证，直接关系到实验结果的可靠性。技术实现要素：发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种能实现对空气炮目标发生碰撞前速度值精密测量的空气炮测速装置。技术方案：为实现上述目的，本实用新型的基于荧光反应的空气炮测速装置，包括空气炮弹丸发射筒和空气炮弹丸测速筒；所述空气炮弹丸发射筒可发射空气炮弹丸；所述空气炮弹丸测速筒的发射弹道与所述空气炮弹丸发射筒的测速弹道同轴心设置，且所述空气炮弹丸测速筒安装在所述空气炮弹丸发射筒的发射口；所述空气炮弹丸测速筒上还设置有空气炮弹丸测速单元。进一步的，所述空气炮弹丸发射筒的筒外壁横截面轮廓为方形，所述空气炮弹丸发射筒的下壁沿弹道方向分别前后固定设置有第一导柱座和第二导柱座；所述空气炮弹丸测速筒的筒外壁横截面轮廓与空气炮弹丸发射筒的筒外壁横截面轮廓相同，所述空气炮弹丸测速筒的下壁沿弹道方向分别前后固定设置有第三导柱座和第四导柱座；所述空气炮弹丸发射筒的发射口所在端面的四角处上设置有四个限位盲孔，所述空气炮弹丸测速筒的弹丸捕捉端的端面四角处上设置有四个限位柱，四所述限位柱分别与四所述限位盲孔对应；还包括定位导柱，所述定位导柱沿轴线方向依次包括导柱头、光杆部和螺纹杆部，所述螺纹杆部对应旋设于第一导柱座和第二导柱座上的螺纹通孔中，所述光杆部依次可活动穿设入所述第三导柱座和所述第四导柱座上的通孔中，其中第一导柱座、第二导柱座、第三导柱座和所述第四导柱座上螺纹通孔和通孔同轴心设置，所述导柱头上设置有六角旋槽，顺向旋转所述导柱头可使空气炮弹丸发射筒和空气炮弹丸测速筒紧密配合。进一步的，还包括张弛力弹簧，所述张弛力弹簧套设于所述定位导柱上的所述光杆部和螺纹杆部上，且成压缩状设置于第四导柱座和第一导柱座之间。有益效果：本实用新型的结构简单，采用导柱和限位柱进行定位和紧固，使空气炮弹丸发射筒和空气炮弹丸测速筒便于拆卸和安装，张弛力弹簧有效抑制了其松动现象；同时测速系统能实现对空气炮目标发生碰撞前速度值的精密测量，采用光纤探头靶捕捉荧光反应信号的方式在稳定性和准确性上要优于普通光靶式测速方式，由于弹性荧光染料带的宽度理论上可以控制的很窄，进而可以大大缩短两个光纤探头靶安装孔的间距，提高瞬间速度测量的准确性，克服了接触式测量法在量程和精度上的不足，在抗干扰性和稳定性上也高于线圈靶方案。综合所述：该装置与方法具有结构简单、非接触式、高灵敏度、抗干扰性强、高量程等诸多优异性能。附图说明附图1为本实用新型整体结构示意图；附图2为光缆内部结构示意图；附图3为光纤探头靶安装孔内部示意图；附图4为空气炮弹头结构示意图；附图5为紫外光和可见光的电磁波谱图。具体实施方式下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。如附图1至5所示，基于荧光反应的空气炮测速装置，包括空气炮弹丸1、空气炮弹丸发射筒11和空气炮弹丸测速筒2；所述空气炮弹丸发射筒11可发射所述空气炮弹丸1；所述空气炮弹丸测速筒2的发射弹道与所述空气炮弹丸发射筒11的测速弹道同轴心设置，且所述空气炮弹丸测速筒2安装在所述空气炮弹丸发射筒11的发射口10；所述空气炮弹丸测速筒2上还设置有空气炮弹丸测速单元，所述空气炮弹丸(1)的弹体外壁设置有一圈荧光反应带12。所述空气炮弹丸发射筒11的筒外壁横截面轮廓为方形，所述空气炮弹丸发射筒11的下壁沿弹道方向分别前后固定设置有第一导柱座20和第二导柱座21；所述空气炮弹丸测速筒2的筒外壁横截面轮廓与空气炮弹丸发射筒11的筒外壁横截面轮廓相同，所述空气炮弹丸测速筒2的下壁沿弹道方向分别前后固定设置有第三导柱座15和第四导柱座17；所述空气炮弹丸发射筒11的发射口10所在端面的四角处上设置有四个限位盲孔9，所述空气炮弹丸测速筒2的弹丸捕捉端的端面四角处上设置有四个限位柱8，四所述限位柱8分别与四所述限位盲孔9对应；采用圆周向阵列的限位柱方式保证了空气炮弹丸发射筒11和空气炮弹丸测速筒2的同轴心位置不发生偏移；还包括定位导柱41，所述定位导柱41沿轴线方向依次包括导柱头14、光杆部16和螺纹杆部19，所述螺纹杆部19对应旋设于第一导柱座20和第二导柱座21上的螺纹通孔中，所述光杆部16依次可活动穿设入所述第三导柱座15和所述第四导柱座17上的通孔中，其中第一导柱座20、第二导柱座21、第三导柱座15和所述第四导柱座17上螺纹通孔和通孔同轴心设置，所述导柱头14上设置有六角旋槽28，顺向旋转所述导柱头14可使空气炮弹丸发射筒11和空气炮弹丸测速筒2紧密配合，定位导柱41进一步加强定位效果的同时还起到紧固作用，同时使空气炮弹丸发射筒11和空气炮弹丸测速筒2便于拆卸和安装。还包括张弛力弹簧18，所述张弛力弹簧18套设于所述定位导柱41上的所述光杆部16和螺纹杆部19上，且成压缩状设置于第四导柱座17和第一导柱座20之间，在空气炮发射瞬间，设备整体会产生较大的振动，很容易产生所述定位导柱41松动的情况，张弛力弹簧18有效抑制了其松动现象。所述空气炮弹丸测速筒2的弹道内壁24上侧沿轴线方向间距设置有两个光纤探头靶安装孔43；所述空气炮弹丸测速单元包括主机5、前光缆3和后光缆4；所述主机5中包括紫外光激发单元和光电转化单元；所述前光缆3/后光缆4中包括紫外光导纤维26、可见光导纤维25、紫外光发射头23和可见光纤探头靶43；本实施例中，紫外光导纤维26为石英光纤，石英光纤传输波长范围宽(从近紫外到近红外，波长从0.3-2.1um)，所以石英光纤适用于紫外波长信号的传输，石英光纤数值孔径大、光纤芯径大、机械强度高、弯曲性能好和很容易与光源耦合等优点；所述紫外光发射头23和可见光纤探头靶43形成组，并共同嵌设于所述光纤探头靶安装孔43中，且所述紫外光发射头23和可见光纤探头靶43的紫外发射端和可见光捕捉端与内部弹道对应，其中可见光纤探头靶43嵌入光纤探头靶安装孔43内的深度大于紫外光发射头23的嵌入深度，紫外光具有很强的穿透能力，可见光纤探头靶43对紫外光发射头23发出的紫外线的阻挡量可以忽略；在光纤探头靶安装孔43中，紫外光发射头23浅于所述可见光纤探头靶43，使可见光纤探头靶43在捕捉可见光信号时不受障碍物阻挡，提高了可见光纤探头靶43的灵敏度。所述紫外光激发单元的紫外光导出端与所述紫外光导纤维26的紫外光导入端连接；所述紫外光导纤维26的紫外光导出端与所述紫外光发射头23的紫外光导入端连接；所述可见光纤探头靶43的可见光导出端与所述可见光导纤维25的可见光导入端连接；所述可见光导纤维25的可见光导出端与所述光电转化单元的可见光捕捉端连接；所述空气炮弹丸1的弹体中部设置有一圈荧光染料槽32，还包括O形弹性荧光染料带31，所述弹性荧光染料带31可粘附如下表的紫外光荧光染料，当某种常温物质经某种波长的入射光(通常是紫外线波段)照射，吸收光能后进入激发态，并且立即退激发并发出比入射光的的波长长的出射光(通常波长在可见光波段)；一部分荧光物质一旦停止入射光，发光现象也随之立即消失，具有这种性质的出射光就被称之为荧光，其中典型荧光染料的激发波长及发射波长如下表所示:荧光染料激发谱峰波长(nm)发射谱峰波长(nm)Dansylchloride3374924-Methylumbelliferone385502AMCA(Aminomethylcoumarin)345425Aminocoumarin346442Anthrocylstearate381446Bisbenzamide360461Catecholamine410470CoumarinPhalloidin387470DansylAmine337517所述弹性荧光染料带31紧密套设于所述荧光染料槽32中，使荧光染料槽32处形成一圈荧光反应带12，且套设状态下的所述弹性荧光染料带31外径小于空气炮弹丸1主体直径，可以有效防止弹性荧光染料带31接触到弹道内壁，避免未达荧光反应点就被磨损的现象，同时还可以防止荧光反应产生的可见光侧漏对检测造成干扰；由于弹性荧光染料带31的宽度可以控制的很窄，进而可以大大缩短两个光纤探头靶安装孔43的间距，提高瞬间速度测量的准确性。所述主机5内还包括数据处理单元，数据处理单元包括包括计时仪、微处理器和存储器；数据处理单元以微处理器为中心，计时仪、存储器分别与微处理器信号传输连接，所述微处理器的信号输入端与各所述光电转化单元的信号输出端连接。所述主机5上还包括显示器6和控制按键7，所述显示器6的信号输入端与所述微处理器的信号输出端连接；所述控制按键7设置于所述显示器6下方。基于荧光反应的空气炮测速装置的方法，具体步骤如下：步骤1：确定沿空气炮弹丸测速筒2弹道的轴线方向的两所述光纤探头靶安装孔43相对距离，紫外光激发单元同时连续向前光缆3和后光缆4中的紫外光导纤维26导入紫外光，进而两所述紫外光发射头23分别向两所述光纤探头靶安装孔43中连续导入紫外光；步骤2：从空气炮弹丸发射筒11发射出来的空气炮弹丸1进入所述空气炮弹丸测速筒2的弹道中，并且沿弹道高速运动；步骤3：空气炮弹丸1上的弹性荧光染料带31途径第一个所述光纤探头靶安装孔43时，第一个所述光纤探头靶安装孔43中紫外光发射头23导出的紫外光被弹性荧光染料带31捕捉，随即弹性荧光染料带31产生荧光反应，弹性荧光染料带31瞬间释放可见光，弹性荧光染料带31产生的可见光被第一个所述光纤探头靶安装孔43中的所述可见光纤探头靶43捕捉，并将捕捉到的可见光通过后光缆4中的所述可见光导纤维25传送到所述主机5中的光电转化单元上，光电转化单元将电信号传送给脉冲发生器，随即脉冲发生器给计时仪开始信号；步骤4：空气炮弹丸1上的弹性荧光染料带31途径第二个所述光纤探头靶安装孔43时，第二个所述光纤探头靶安装孔43中紫外光发射头23导出的紫外光被弹性荧光染料带31捕捉，随即弹性荧光染料带31产生荧光反应，弹性荧光染料带31再次瞬间释放可见光，弹性荧光染料带31产生的可见光被第二个所述光纤探头靶安装孔43中的所述可见光纤探头靶43捕捉，并将捕捉到的可见光通过前光缆3中的所述可见光导纤维25传送到所述主机5中的光电转化单元上，光电转化单元将电信号传送给脉冲发生器，随即脉冲发生器给计时仪结束信号；步骤5：计时仪将时间差数据传送给微处理器，微处理器用沿空气炮弹丸测速筒2弹道的轴线方向的两所述光纤探头靶安装孔43相对距离除以弹性荧光染料带31依次途径第一个所述光纤探头靶安装孔43和途径第二个所述光纤探头靶安装孔43之间的时间差计算空气炮弹丸1平均速度，最后微处理器将得出的数据传送给显示器6和存储器。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。当前第1页1 2 3