一种激光测量高速运动炮弹的装置及其测速方法与流程

本发明属于激光测速技术领域，尤其涉及一种激光测量高速运动炮弹的装置及其测速方法。

背景技术：

随着科技的进步，强冲击下高速目标速度测量应用的领域包括航空工业、航天工业、核工业等，随着该项技术的不断发展，目前所涉及的行业出现了医学研究、交通运输业、汽车等等。因此利用激光测速技术获取高速目标的速度、位移信息在军用、民用以及科学研究均有广泛的应用。但是目前激光测速装置结构都比较复杂，往往需要运用多个激光发射装置和激光回收装置进行测速，比较复杂，成本高，浪费人力物力，而且测量误差因为运用多个设备的原因就会增大。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种激光测量高速运动炮弹的装置及其测速方法，能够连续测量出高速炮弹在炮弹管中的速度变化，而且能够回收测试过后的炮弹，操作方便，易于推广。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种激光测量高速运动炮弹的装置及其测速方法，包括测试台、总控制器、炮弹发射装置、炮弹流经测速架和炮弹回收装置，所述总控制器、炮弹发射装置、炮弹流经测速架和炮弹回收装置依次固定设置在测试台上，且炮弹流经测速架设置在炮弹发射装置与炮弹回收装置之间；

所述炮弹流经测速架内横向固定设置有炮弹管，所述炮弹管两端均导通炮弹流经测速架的两个侧壁设置，且炮弹发射装置发射的炮弹经过炮弹管进入到炮弹回收装置中；所述炮弹流经测速架的上内壁或者下内壁设置有激光发射装置和激光接收装置，所述激光发射装置与激光接收装置之间的炮弹流经测速架的上内壁和下内壁分别设置有若干平面镜，所述激光发射装置发出的激光经过若干平面镜依次发射送到激光接收装置，且激光接收装置的信号发送端与总控制器的信号接收端连接设置。

进一步的，所述炮弹回收装置包括外壳体和内壳体，所述外壳体固定设置在测试台上，所述外壳体的各个内壁均固定设置有若干弹簧，所述内壳体通过若干弹簧支撑设置在外壳体内部，且内壳体的外壁与若干弹簧的接触端均固定设置。

进一步的，所述外壳体的侧壁上靠近炮弹管的出炮端设置有第一炮弹进口，所述内壳体的侧壁上靠近第一炮弹进口设置有第二炮弹进口，所述第一炮弹进口和第二炮弹进口均与炮弹管同轴心设置；

所述内壳体的上表面设置有扣合槽体，所述扣合槽体沿内壳体的侧壁向下延伸并穿过第二炮弹进口设置；所述扣合槽体正上方设置有扣合板，所述扣合板可通过固定设置在外壳体内壁的伸缩杆上、下设置移动设置，且扣合板与扣合槽体配合设置。

进一步的，所述内壳体上与第二炮弹进口相对的外侧壁设置有震动感应装置，所述震动感应装置的信号发送端与总控制器的信号接收端连接设置，所述总控制器的信号发送端与伸缩杆的动作执行端连接设置。

进一步的，若干所述平面镜在炮弹流经测速架的同一内壁均间隔s1的距离设置，且上、下连续三个平面镜的连线均呈等腰直角三角形；

所述激光发射装置与炮弹流经测速架的上内壁的夹角α为45°，所述激光发射装置与第二个平面镜的距离为s1，且激光发射装置与前两个平面镜的连线呈等腰直角三角形；所述激光接收装置与倒数第二个平面镜的距离为s1，且激光接收装置与最后两个平面镜的连线也呈等腰直角三角形。

进一步的，所述炮弹沿炮弹管的中心轴线穿过炮弹管形成炮弹路径，所述炮弹路径被激光发射装置发射且经若干平面镜反射的激光路径切割，形成若干距离相等切割线，所述切割线的长度为s2。

进一步的，所述炮弹管为透明材质。

进一步的，所述内壳体和扣合板均为合金钢材质。

进一步的，所述总控制器内设置有计时装置，所述计时装置的信号接收端与总控制器的信号发送端连接设置。

进一步的，首先打开激光发射装置，激光接收装置接收到经过若干平面镜反射的激光，激光接收装置的信号发送端向总控制器发送信号，总控制器的信号接收端接收到激光接收装置发出的信号后，总控制器的信号发送端向计时装置发送信号，计时装置的信号接收端接收到总控制器发出的信号后，开始计时；然后开启炮弹发射装置，炮弹经过炮弹管，最后进入到炮弹回收装置中被回收；炮弹经过炮弹管的过程中，遮挡住了激光发射装置发出的激光，导致激光接收装置接收不到激光，此时，激光接收装置的信号发送端向总控制器发送信号，总控制器的信号接收端接收到激光接收装置发出的信号后，总控制器的信号发送端向计时装置发送信号，计时装置的信号接收端接收到总控制器发出的信号后，完成一次计时；

计时器第一次计时为t1，第二次计时为t2，第三次计时为t3，以此类推，第n次计时为tn，t2与t1的时间间隔为t1，t3与t2的时间间隔为t2，t4与t3的时间间隔为t3，以此类推，tn与tn-1的时间间隔为tn-1；测量出长度s1，由于s2是s1的一半，即可得出长度s2的具体数值；再用s2分别除以时间间隔t1、t2、t3……tn-1，即可得出炮弹在各个时间间隔对应的速度v1、v2、v3……vn-1。

有益效果：本发明的一种激光测量高速运动炮弹的装置及其测速方法，只需要运用激光发射装置、激光接收装置和若干平面镜的发射就能测量炮弹在炮弹管中的速度变化，结构简单，节约成本，炮弹回收装置能够回收测速过后的炮弹，避免造成安全隐患，相比其他的激光测速装置，其能够实现连续测速，操作更加方便，且安全性更高。

附图说明

附图1为本发明的主视结构示意图；

附图2为炮弹回收装置剖面结构示意图；

附图3为本发明的激光路径和炮弹路径示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1至附图3所示，一种激光测量高速运动炮弹的装置及其测速方法，包括测试台1、总控制器3、炮弹发射装置4、炮弹流经测速架5和炮弹回收装置，所述总控制器3、炮弹发射装置4、炮弹流经测速架5和炮弹回收装置依次固定设置在测试台1上，且炮弹流经测速架5设置在炮弹发射装置4与炮弹回收装置之间；炮弹回收装置能够回收测速过后的炮弹，避免造成安全隐患。

所述炮弹流经测速架5内横向固定设置有炮弹管2，所述炮弹管2两端均导通炮弹流经测速架5的两个侧壁设置，且炮弹发射装置4发射的炮弹经过炮弹管2进入到炮弹回收装置中；所述炮弹流经测速架5的上内壁或者下内壁设置有激光发射装置6和激光接收装置8，所述激光发射装置6与激光接收装置8之间的炮弹流经测速架5的上内壁和下内壁分别设置有若干平面镜7，所述激光发射装置6发出的激光经过若干平面镜7依次发射送到激光接收装置8，且激光接收装置8的信号发送端与总控制器3的信号接收端连接设置，利用若干个平面镜7的反射，即可完成激光多次发射并完成测速，结构简单，节约成本。

所述炮弹回收装置包括外壳体9和内壳体12，所述外壳体9固定设置在测试台1上，所述外壳体9的各个内壁均固定设置有若干弹簧10，所述内壳体12通过若干弹簧10支撑设置在外壳体9内部，且内壳体12的外壁与若干弹簧10的接触端均固定设置，外壳体9用于将整个装置固定在操作台1上，内壳体12用于回收炮弹，弹簧10起到缓冲作用。

所述外壳体9的侧壁上靠近炮弹管2的出炮端设置有第一炮弹进口15，所述内壳体12的侧壁上靠近第一炮弹进口15设置有第二炮弹进口16，所述第一炮弹进口15和第二炮弹进口16均与炮弹管2同轴心设置；第一炮弹进口15和第二炮弹进口16方便炮弹进入并回收。

所述内壳体12的上表面设置有扣合槽体17，所述扣合槽体17沿内壳体12的侧壁向下延伸并穿过第二炮弹进口16设置；所述扣合槽体17正上方设置有扣合板14，所述扣合板14通过固定设置在外壳体9内壁的伸缩杆13可上、下设置移动设置，且扣合板14与扣合槽体17配合设置。

所述内壳体12上与第二炮弹进口16相对的外侧壁设置有震动感应装置11，所述震动感应装置11的信号发送端与总控制器3的信号接收端连接设置，所述总控制器3的信号发送端与伸缩杆13的动作执行端连接设置，当炮弹撞击到内壳体12的内壁时，发生震动，震动感应装置11的信号发送端向总控制器3发送信号，总控制器3的信号接收端接收到信号后，总控制器3的信号发送端向伸缩杆13的动作执行端发送信号，伸缩杆13的动作执行段接收到信号后，伸缩杆13迅速推动扣合板14进入到扣合槽体17中，扣合板14挡住第二炮弹进口16，使内壳体12处于封闭状态，炮弹在内壳体12内连续撞击直至落下来。

若干所述平面镜7在炮弹流经测速架5的同一内壁均间隔s1的距离设置，且上、下连续三个平面镜7的连线均呈等腰直角三角形18；

保证发出的激光与水平方向呈45°，所述激光发射装置6与炮弹流经测速架5的上内壁的夹角α为45°，所述激光发射装置6与第二个平面镜7的距离为s1，且激光发射装置6与前两个平面镜7的连线呈等腰直角三角形18；所述激光接收装置8与倒数第二个平面镜7的距离为s1，且激光接收装置8与最后两个平面镜7的连线也呈等腰直角三角形18，等腰直角三角形18方便长度s1的测量，而且省去不必要的麻烦，减小误差。

所述炮弹沿炮弹管2的中心轴线穿过炮弹管2形成炮弹路径19，所述炮弹路径19被激光发射装置6发射且经若干平面镜7反射的激光路径20切割，形成若干距离相等切割线，所述切割线的长度为s2，根据等腰直角三角形18的边角关系，即可得出上s2是s1的一半。

所述炮弹管2为透明材质，保证激光发射装置6发出的激光穿过炮弹管2并正常发射。

所述内壳体12和扣合板14均为合金钢材质，合金钢高强度，高韧性，能够抵挡炮弹的多次撞击。

所述总控制器3内设置有计时装置，所述计时装置的信号接收端与总控制器3的信号发送端连接设置，计时装置用于记录时间。

首先打开激光发射装置6，激光接收装置8接收到经过若干平面镜反射的激光，激光接收装置8的信号发送端向总控制器3发送信号，总控制器3的信号接收端接收到激光接收装置8发出的信号后，总控制器3的信号发送端向计时装置发送信号，计时装置的信号接收端接收到总控制器3发出的信号后，开始计时；然后开启炮弹发射装置4，炮弹经过炮弹管2，最后进入到炮弹回收装置中被回收；炮弹经过炮弹管2的过程中，遮挡住了激光发射装置6发出的激光，导致激光接收装置8接收不到激光，此时，激光接收装置8的信号发送端向总控制器3发送信号，总控制器3的信号接收端接收到激光接收装置8发出的信号后，总控制器3的信号发送端向计时装置发送信号，计时装置的信号接收端接收到总控制器3发出的信号后，完成一次计时；

计时器第一次计时为t1，第二次计时为t2，第三次计时为t3，以此类推，第n次计时为tn，t2与t1的时间间隔为t1，t3与t2的时间间隔为t2，t4与t3的时间间隔为t3，以此类推，tn与tn-1的时间间隔为tn-1；测量出长度s1，由于s2是s1的一半，即可得出长度s2的具体数值；再用s2分别除以时间间隔t1、t2、t3……tn-1，即可得出炮弹在各个时间间隔对应的速度v1、v2、v3……vn-1。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。