一种气炮加载实验样品回收及测速装置的制作方法

本实用新型涉及冲击动力学领域，特别涉及一种气炮加载实验样品回收及测速装置。

背景技术：

物质在冲击波作用下可以发生很多种物理和化学变化，材料的冲击动力学特性研究是材料设计、结构性能以及装备安全性评估的重要基础，具有广泛的工程需求背景和重要的科学价值。在进行实验时，测量各实验参量的同时还需要实验样品进行回收，现有技术中回收样品和测量实验数据的技术已经非常成熟，但是要在一次实验中就获得这些数据是很困难的。目前大多数气炮加载实验是使用相同的飞片和样品，分别进行两次实验，尽可能的调整两实验的一致性，其中一次实验用来测量所需要的实验数据，另一次用来回收样品。这种方法不仅增大了工作量，同时实验结果不确定性也大大增加，毕竟两次的实验条件是不可能完全相同的，差之毫厘谬以千里，所以回收到的样品和测得的实验数据的匹配性较差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中所存在的气炮加载实验使用相同的飞片和样品分别进行两次实验，一次测量所需实验数据，另一次用来回收样品，回收到的样品和测得的实验数据的匹配性较差的上述不足，提供一种气炮加载实验样品回收及测速装置。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种气炮加载实验样品回收及测速装置，包括：

OBB(基于激光光束遮断原理的激光测速技术，Optical Beam Blocking)测速系统，包括基座，所述基座上设有通道和通孔，所述通道侧壁设有至少两组沿所述通道方向设置的测速孔，每组所述测速孔包括对应设置于所述通道侧壁两侧的两个所述测速孔；

光纤探针成像系统，连接于所述基座，相对所述通道倾斜设置，所述光纤探针成像系统发出的光线能够穿过所述通孔；

样品安装及回收系统，连接于所述基座，包括样品安装环和样品回收桶，所述样品安装环连接所述样品回收桶，所述样品安装环和所述样品回收桶之间具有缺口，所述样品回收桶的桶口朝向所述样品安装环；

其中，所述通道的两端分别连接气炮炮管和所述样品安装环，所述通道的内径大于所述样品安装环的内径，所述缺口朝向所述通孔，所述基座上设有柔性反光膜将穿过所述通孔的光线反射朝向所述通道的方向。

所述气炮使用的子弹包括弹头和弹托，所述弹托的直径适配所述通道的内径且大于所述样品安装环的内径，所述弹头的直径小于或者等于所述样品安装环的内径，即所述弹头能够穿过所述样品安装环，所述弹托被所述样品安装环阻挡，避免所述弹托也能进入所述样品安装环后对所述样品造成二次加载。

所述二次加载又可称为二次碰撞，所述样品进入所述样品回收桶后经减速停止，此时所述弹托还会继续推着所述样品回收桶向前运动，而所述样品安装环的内径小于所述弹托直径，所述弹托无法进入所述样品回收桶，即保护所述样品不被所述弹托二次碰撞；若所述弹托可以通过所述样品安装环，则所述弹托会对所述样品造成二次冲击，无法实现所述样品完整回收的目的。

所述OBB测速系统的工作原理是激光照射到接收端的表面，接收探头通过光电探测器输出两个光电流信号，当所述炮管中飞行的子弹进入所述通道，并依次遮断穿过至少两组所述测速孔中的两束激光，会使得这两束光的光电流依次降为零，从而依次输出两个光电脉冲的信号波形，测得这两个光电脉冲信号下降前沿的时间间隔，并根据已知的两探头间距，便可计算出子弹的飞行速度。

所述光纤探针成像系统的光路通过所述柔性反光膜反射到子弹的弹道上，经过调整焦点落在样品表面上时，光纤的回收光最强，且此测量模式为非接触测量，在实验完成后光纤探头不被破坏，可以重复使用，从而降低实验成本提高工作效率。

所述光纤探针成像系统的光纤选用FC/APC接头或FC/PC接头连接DPS(多普勒光纤探针测量系统，Doppler Pins System)、激光器、示波器等仪器，其中FC/APC接头避免了端面回光，可用于光混模式，FC/PC接头为传统DPS模式，所述光纤探针成像系统的光纤可反复使用，不会损坏，标准接头让操作更加简便同时降低了使用成本。

所述DPS利用光的多普勒效应和外差检测技术，通过光电探测器来测量多普勒频移信号，即可得到子弹撞击样品后所需的冲击波速度、自由面速度以及界面粒子速度等。

采用本实用新型所述的气炮加载实验样品回收及测速装置，所述OBB测速系统能够测出子弹出气炮的炮口速度，气炮发射的子弹撞击样品后，所述光纤探针成像系统能够测量冲击波速度、自由面速度以及界面粒子速度等，同时样品击穿所述柔性反光膜进入所述样品回收桶，即能够在一次实验中测量所需实验数据以及回收样品，匹配性强，所述光纤探针成像系统的光纤和光纤探头不被破坏，可重复使用，从而降低实验成本，提高工作效率，该气炮加载实验样品回收及测速装置结构简单，设置使用方便，效果良好。

优选地，所述OBB测速系统中每组所述测速孔中插入一根光纤并连接到外部测量仪器。

优选地，所述通道的轴线与所述光纤探针成像系统的轴线位于同一平面内且相互垂直，所述柔性反光膜所在平面与所述通道的轴线呈45°夹角，所述柔性反光膜所在平面与所述光纤探针成像系统的轴线呈45°夹角。

优选地，所述基座上设有安装孔，所述安装孔连通所述通孔，所述安装孔用于设置所述光纤探针成像系统，所述安装孔的侧壁上设有定位部件，所述定位部件用于在调节所述光纤探针成像系统时所述光纤探针成像系统在所述安装孔内只沿一个方向移动，精确定位，增加实验的稳定性。

优选地，所述定位部件包括至少一个波珠定位螺丝。

优选地，所述通孔一侧的所述安装孔内设有弹性部件，所述弹性部件用于对所述光纤探针成像系统施加反作用力，使得所述光纤探针成像系统在沿所述安装孔移动时能够随时停留在适当的位置。

优选地，所述弹性部件为弹簧。

优选地，所述光纤探针成像系统螺纹连接于所述安装孔。

优选地，所述炮管螺纹连接于所述基座。

优选地，所述样品回收桶内设有填充物，所述填充物用于对进入所述样品回收桶内的样品缓冲减速。

优选地，所述填充物包括橡皮泥或者真空油泥等，可根据不同的气炮发射速度选择不同的所述填充物。

优选地，所述样品安装及回收系统粘接于所述基座。

采用这种连接关系，在样品被冲击进入所述样品回收桶后，所述样品安装及回收系统与所述基座分离，所述样品安装及回收系统及所述样品一同向前飞行，避免刚性连接情况下所述弹托撞击所述样品安装环后冲击力破坏所述炮管。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、运用本实用新型所述的气炮加载实验样品回收及测速装置，所述OBB测速系统能够测出子弹出气炮的炮口速度，气炮发射的子弹撞击样品后，所述光纤探针成像系统能够测量冲击波速度、自由面速度以及界面粒子速度等，同时样品击穿所述柔性反光膜进入所述样品回收桶，即能够在一次实验中测量所需实验数据以及回收样品，匹配性强，所述光纤探针成像系统的光纤和光纤探头不被破坏，可重复使用，从而降低实验成本，提高工作效率，该气炮加载实验样品回收及测速装置结构简单，设置使用方便，效果良好；

2、运用本实用新型所述的气炮加载实验样品回收及测速装置，所述基座上设有安装孔，所述安装孔连通所述通孔，所述安装孔用于设置所述光纤探针成像系统，所述安装孔的侧壁上设有定位部件，所述定位部件用于在调节所述光纤探针成像系统时所述光纤探针成像系统在所述安装孔内只沿一个方向移动，精确定位，增加实验的稳定性；

3、运用本实用新型所述的气炮加载实验样品回收及测速装置，所述通孔一侧的所述安装孔内设有弹性部件，所述弹性部件用于对所述光纤探针成像系统施加反作用力，使得所述光纤探针成像系统在沿所述安装孔移动时能够随时停留在适当的位置；

4、运用本实用新型所述的气炮加载实验样品回收及测速装置，所述样品安装及回收系统粘接于所述基座，采用这种连接关系，在样品被冲击进入所述样品回收桶后，所述样品安装及回收系统与所述基座分离，所述样品安装及回收系统及所述样品一同向前飞行，避免刚性连接情况下所述弹托撞击所述样品安装环后冲击力破坏所述炮管。

附图说明

图1为本实用新型所述的气炮加载实验样品回收及测速装置的结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为所述基座的剖视示意图；

图4为所述样品安装及回收系统的结构示意图；

图5为所述光纤探针成像系统和所述柔性反光膜的光路原理示意图。

图中标记：1-基座，11-通道，12-通孔，13-测速孔，14-安装孔，15-定位部件，2-光纤探针成像系统，21-弹性部件，3-样品安装及回收系统，31-样品安装环，32-样品回收桶，33-缺口，34-样品，35-填充物，4-炮管，5-柔性反光膜。

具体实施方式

下面结合实验例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

实施例

如图1-5所示，本实用新型所述的一种气炮加载实验样品回收及测速装置，包括：

OBB测速系统，包括基座1，所述基座1上设有通道11和通孔12，所述通道11侧壁设有两组沿所述通道11方向设置的测速孔13，每组所述测速孔13包括对应设置于所述通道11侧壁两侧的两个所述测速孔13，每组所述测速孔13中插入一根光纤并连接到外部测量仪器；

光纤探针成像系统2，连接于所述基座1，所述通道11的轴线与所述光纤探针成像系统2的轴线位于同一平面内且相互垂直，所述光纤探针成像系统2发出的光线能够穿过所述通孔12；

样品安装及回收系统3，连接于所述基座1，包括样品安装环31和样品回收桶32，所述样品安装环31连接所述样品回收桶32，所述样品安装环31和所述样品回收桶32之间具有缺口33，所述样品回收桶32的桶口朝向所述样品安装环31；

其中，所述通道11的两端分别连接气炮炮管4和所述样品安装环31，所述通道11的内径大于所述样品安装环31的内径，所述炮管4螺纹连接于所述基座1，所述缺口33朝向所述通孔12，所述基座1上设有柔性反光膜5，所述柔性反光膜5所在平面与所述通道11的轴线呈45°夹角，所述柔性反光膜5所在平面与所述光纤探针成像系统2的轴线呈45°夹角，所述柔性反光膜5将穿过所述通孔12的光线反射朝向所述通道11的方向。所述气炮使用的子弹包括弹头和弹托，所述弹托的直径适配所述通道11的内径且大于所述样品安装环31的内径，所述弹头的直径小于或者等于所述样品安装环31的内径，即所述弹头能够穿过所述样品安装环31，所述弹托被所述样品安装环31阻挡，避免所述弹托也能进入所述样品安装环31后对所述样品造成二次加载。

所述二次加载又可称为二次碰撞，所述样品进入所述样品回收桶32后经减速停止，此时所述弹托还会继续推着所述样品回收桶32向前运动，而所述样品安装环31的内径小于所述弹托直径，所述弹托无法进入所述样品回收桶32，即保护所述样品不被所述弹托二次碰撞；若所述弹托可以通过所述样品安装环31，则所述弹托会对所述样品造成二次冲击，无法实现所述样品完整回收的目的。

作为本实施例的一个优选方案，所述基座1上设有安装孔14，所述安装孔14连通所述通孔12，所述安装孔14用于设置并螺纹连接所述光纤探针成像系统2，所述安装孔14的侧壁上设有定位部件15，所述定位部件15用于在调节所述光纤探针成像系统2时所述光纤探针成像系统2在所述安装孔14内只沿一个方向移动，精确定位，增加实验的稳定性；所述定位部件15包括两个不锈钢波珠定位螺丝。所述通孔12一侧的所述安装孔14内设有弹性部件21，所述弹性部件21用于对所述光纤探针成像系统2施加反作用力，使得所述光纤探针成像系统2在沿所述安装孔14移动时能够随时停留在适当的位置，所述弹性部件21为弹簧。

作为本实施例的一个优选方案，所述样品回收桶32内设有填充物35，所述填充物35用于对进入所述样品回收桶32内的样品34缓冲减速，所述填充物35包括橡皮泥或者真空油泥等，可根据不同的气炮发射速度选择不同的所述填充物35。

作为本实施例的一个优选方案，所述样品安装及回收系统3粘接于所述基座1，采用这种连接关系，在样品34被冲击进入所述样品回收桶32后，所述样品安装及回收系统3与所述基座1分离，所述样品安装及回收系统3及所述样品34一同向前飞行，避免刚性连接情况下所述弹托撞击所述样品安装环31后冲击力破坏所述炮管4。

运用本实用新型所述的气炮加载实验样品回收及测速装置，所述OBB测速系统能够测出子弹出气炮的炮口速度，气炮发射的子弹撞击样品34后，所述光纤探针成像系统2能够测量冲击波速度、自由面速度以及界面粒子速度等，同时样品34击穿所述柔性反光膜5进入所述样品回收桶32，即能够在一次实验中测量所需实验数据以及回收样品34，匹配性强，所述光纤探针成像系统2的光纤和光纤探头不被破坏，可重复使用，从而降低实验成本，提高工作效率，该气炮加载实验样品回收及测速装置结构简单，设置使用方便，效果良好。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。