本实用新型涉及一种测量砍刺运动和力学指标的模拟刀具，是一种测量工具，是一种模拟使用刀具产生人身伤害的动作的运动学和动力学分析的器具。
背景技术：
在砍杀案件的司法调查中，人们需要通过受害人伤口形态推测案犯凶器、作案过程中砍杀动作的运动学和动力学特征。为研究砍杀动作与砍杀结果的生物力学关系，人们需要进行模拟砍杀动物和尸体实验。这种实验需要一种可以用来测量砍杀动作运动学指标，例如：砍杀动态位移、速度和加速度，角度、角速度和角加速度等，以及动力学指标，如：刺、切和砍作用的动态三维力，产生的冲量和使用能量等。传统的方式是，使用与凶器类似的刀具，对动物或尸体进行试验，人为的感觉砍刺过程中的运动和用力。由于个人感觉的差异，这一方式所产生的数据往往不够精确，重复性差，难于还原伤害现场所出现的状态，致使司法鉴定的准确性受到影响。
技术实现要素：
为了克服现有技术的问题，本实用新型提出了一种测量砍刺运动和力学指标的模拟刀具。所述的刀具设置多个传感器，记录刀具所模拟的砍、刺、切等伤害动作的运动和动力过程的多个参数，准确的还原伤害过程。
本实用新型的目的是这样实现的：一种测量砍刺运动和力学指标的模拟刀具，包括：能够与刀柄快速拆装连接的刀头，所述的刀柄上设有线加速度传感器、角加速度传感器、三维力传感器，所述的线加速度传感器、角加速度传感器、三维力传感器依次与数据采集器和数据处理器连接。
进一步的，所述的刀头是砍刀、双刃剑、刺刀、三棱刀中的一种。
进一步的，所述的刀柄包括：与刀头连接的连接段，所述的连接段上安装线加速度传感器、角加速度传感器、三维力传感器，所述的连接段与手柄连接。
进一步的，所述的线加速度传感器、角加速度传感器、三维力传感器通过有线或无线与数据采集器连接。
进一步的，所述的数据采集器是带有放大器的多通道数字化采集器。
进一步的，所述的数据处理器是PC机、笔记本电脑、平板电脑中的一种。
进一步的，所述的数据处理器中设有，三维运动位移分析模块，速度分析模块、动作力分析模块、动作冲量分析模块、动作能量分析模块。
本实用新型产生的有益效果是：本实用新型通过在刀柄上安置三维力传感器、三维加速度传感器和三维角度传感器测量三维力、线加速度和角加速度，之后再通过数据处理衍生的各项运动和动力指标，包括：动作的速度和位移，以及动作的力、冲量和能量等，精确的还原出伤害现场状况，为司法鉴定给出科学的依据，为侦破犯罪提供有力证据。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的实施例一所述的模拟刀具的结构示意图；
图2是本实用新型的实施例七所述数据处理器的原理示意图。
具体实施方式
实施例一：
本实施例是一种测量砍刺运动和力学指标的模拟刀具，如图1所示。本实施例包括：能够与刀柄1快速拆装连接的刀头2，所述的刀柄上设有线加速度传感器101、角加速度传感器102、三维力传感器103，所述的线加速度传感器、角加速度传感器、三维力传感器依次与数据采集器3和数据处理器4连接。
本实施例通过在刀柄上设置各种传感器，测量刀具运动的线加速度、角加速度和三维力的变化，所产生的数据通过数据处理器计算，得到伤害发生的现场刀具运动的动态变化，包括刀具的运动轨迹、速度、转动、力大小等各项参数。
本实施例所述的刀头是方便更换的刀头，以模拟各种不同的刀具，如：斧头、匕首、刺刀、各种带有双刃的长短剑等。为模拟准备，一种刀具也要准备多把，以模拟各种不同的锋利程度。
所述的刀柄的主要包括三个部分，与刀头连接的部分、安装传感器的部分和手柄部分。
刀头与刀柄的结合，可以采用多种快速拆装形式，如采用螺纹连接，销轴连接等。传感器的安装部分应当能够保证传感器安装的稳固，并且能够保护传感器，使传感器在模拟的运动过程中不会受到破坏或损伤，并保证采集数据稳定可靠。手柄部分应当便于手握紧，并能够模拟类似刀具的动作，因此手柄也应当是可以更换的，如采用较长或较短的长度的手柄，以模拟长度不同的刀具。
传感器与部分数据采集器可以采用有线连接，也可以采用无线连接。数据采集器是一种能够连接多个采集不同数据的传感器的连接装置，这个装置一般具有将模拟信号放大并将模拟信号转为数字信号的能力，并具有滤除噪声的能力。所述的数据处理器是具有数字处理能力和数字存储能力的电子装置，通常为各种电脑，如工控计算机、PC机等。
在数据处理装置通常设有多个分析模块，将传感器采集的各种数据进行分析计算，得到相应的各种供使用的参数。
实施例二：
本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于刀头的细化。本实施例所述的刀头是砍刀、双刃剑、刺刀、三棱刀中的一种。
为精确的模拟伤害现场的情况，准确的模拟伤害的状态，应当使用与伤害凶器相同的刀形进行模拟，为此，本实施例采取了可更换的不同刀头。所述的砍刀应当是一种广泛意义上的砍刀，可以是类似斧头那样的质量较大的刀形，也可以是类似匕首那样质量较小的刀形。所述的双刃剑也应当理解为广泛的含义，可以是长剑也可以是短剑，即为一种两面有刃的刀形。刺刀是一种类似矛的刀形，即是一种头部尖锐的刀具，下部可以有刃也可以没有刃。三棱刀一般认为是具有三个刃的刀具。
实施例三：
本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于刀柄的细化。本实施例所述的刀柄包括：与刀头连接的连接段104，所述的连接段上安装线加速度传感器、角加速度传感器、三维力传感器，所述的连接段与手柄105连接。
刀柄的两个部分包括：手柄和连接段。
刀头与刀柄的连接段是一种可以快速拆装的装置，可以快速的将一种刀头拆下，并快速的将另一种刀头装上，以便快速的进行各种刀头的试验。刀头与刀柄的快速拆装连接可以采用多种方式，如采用螺纹连接，固定销子连接，弹性三爪等方式。
连接段还应当具有足够的空间安装传感器，并具有稳固传感器和保护传感器的作用。当传感器的体积较大时，应当设置专门的传感器段，以提供足够的空间安装各种传感器。
在连接段之前可以设置类似手挡那样的设施，以保护连接段上的传感器和握刀具的手。
实施例四：
本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于传感器与数据采集器连接方式的细化。本实施例所述的线加速度传感器、角加速度传感器、三维力传感器通过有线或无线与数据采集器连接。
有线连接结构简单，成本较低，但由于有线的羁绊，会对模拟动作产生一定的影响。无线连接的结构比较复杂，还需要在刀具上设置电源，增加了刀具的重量和复杂性。因此，选择有线连接还是无线连接应根据现场需要而定。
无线通讯方式可以采用无线通讯模块或红外通讯模块等连接方式。
实施例五：
本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于数据采集器的细化。本实施例所述的数据采集器是带有放大器的多通道数字化采集器。
放大器是十分重要的部分，能够将较小的信号放大。放大器可以设置在模数转换之前，即直接处理模拟信号，也可以设置在模数转换之后，放大数字信号，根据需要进行选择。
实施例六：
本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于数据处理器的细化。本实施例所述的数据处理器是PC机、笔记本电脑、平板电脑中的一种。
数据处理器是具有数字计算和存储能力的电子装置，能够具有与数据采集器连接的能力。经安装相应的软件后，能够进行复杂的分析运算。
数据处理器可以是PC机，即带有与数据采集器连接的相应接口的个人电脑，或笔记本电脑。或平板电脑，甚至高性能的手机，也可以是专门设计的数字处理装置，如以嵌入式系统的单片机或微处理器为核心的电子装置。
实施例七：
本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于数据处理器的细化。本实施例所述的数据处理器中设有，三维运动位移分析模块，速度分析模块、动作力分析模块、动作冲量分析模块、动作能量分析模块，如图2所示。
本实施例所述的模块可以是软件，也可以是专门设计的硬件系统。其中，三维运动位移分析模块，速度分析模块通过线加速度传感器和角加速度传感器所采集的参数分析刀具的运动路线、运动速度，动作力分析模块、动作冲量分析模块、动作能量分析模块则通过分析三维力传感器所采集的信号，以及配合线加速度传感器和角加速度传感器所采集的参数，进行切割力的分析，综合模拟伤害现场的状况。
最后应说明的是，以上仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案（比如刀头的形式和大小、整个装置的连接方式、数据处理的方式等）进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。