用于观察靶体终点毁伤效应的高速摄像机多功能触发系统的制作方法

本实用新型涉及一种用于观察靶体终点毁伤效应的高速摄像机多功能触发系统，属于高速撞击动力学技术领域。

背景技术：

目前，高速摄像机已广泛应用于弹道学、碰撞实验、高速粒子运动实验PIV、材料学、气囊膨胀实验、燃烧实验、电弧运动、离子束运动、流体力学、喷射实验、爆炸分析以及其他超高速运动领域，其对物体运动及形变具有非常高的测量精度，可以提供物体的位移、速度及应变。但在弹丸对靶体高速撞击实验过程中，由于弹丸速度很高，尺寸很小，并且整个实验测试过程很短暂，若利用高速摄像机对弹丸运动、撞击过程及靶体终点毁伤状态进行跟踪和记录，就需要在适当的时机将高速摄像机触发并使其工作。因此，高速摄像机的触发是一个重点，也是一个难点，而目前采用的触发装置存在触发精度低、成功率低，从而导致重复实验，因此实验成本高等问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型目的在于提供一种用于观察靶体终点毁伤效应的高速摄像机多功能触发系统。

为了达到上述目的，本实用新型所述的高速摄像机多功能触发系统包括高速触发仪和弹丸捕捉装置；其中弹丸捕捉装置设置在弹丸发射装置出口端的弹道上，采用激光对射装置、丝网栅格装置和铝膜整贴装置中的任一种，并且弹丸捕捉装置的测试信号输出端连接高速触发仪的测试信号输入端，而高速触发仪的测试信号输出端则连接高速摄像机的标准触发信号输入端。

所述的激光对射装置包括激光发射装置、激光接收装置、光栅和凸透镜；其中光栅设置在激光发射装置的内部；激光发射装置向下发射的激光光幕与弹丸发射装置出口端的弹道垂直相交；凸透镜设置在激光发射装置的下方；激光接收装置设置在凸透镜的下方，且位于凸透镜的焦点处，并且激光接收装置的测试信号输出端连接高速触发仪的测试信号输入端，而高速触发仪的测试信号输出端则连接高速摄像机的标准触发信号输入端。

所述的激光发射装置采用红光半导体激光器，所发射的激光光幕的高度为2mm，波长为650nm；激光接收装置采用硅光电二极管，灵敏度为0.62μA/μW，所获取的光敏面直径为1mm，响应时间为22ns，响应频谱范围为400～110μm。

所述的丝网栅格装置包括网架和一根细丝，其中网架为长方形框架结构，上端两侧部位分别设有一个接线端，中间中空部位所在的平面与弹丸发射装置出口端的弹道垂直相交；细丝缠绕在网架上而形成丝网，并且两端分别连接在两个接线端上；网架上的两个接线端通过导线连接高速触发仪的测试信号输入端，而高速触发仪的测试信号输出端则连接高速摄像机的标准触发信号输入端。

所述的细丝以交叉的方式缠绕在网架上，并且相邻细丝之间的间距小于弹丸的直径。

所述的铝膜整贴装置包括膜架、塑料薄膜、两片铝膜；其中膜架为长方形框架结构，中间中空部位所在的平面与弹丸发射装置出口端的弹道垂直相交；两片铝膜分别粘贴在塑料薄膜的两侧面上，并且粘贴在一起的两片铝膜和塑料薄膜的边缘固定在膜架上，每片铝膜分别通过导线连接高速触发仪的测试信号输入端，而高速触发仪的测试信号输出端则连接高速摄像机的标准触发信号输入端。

所述的高速触发仪包括信号检测电路，信号处理电路及电源电路，其中信号检测电路的信号输入端连接弹丸捕捉装置的测试信号输出端，信号检测电路的信号输出端连接信号处理电路的输入端，信号处理电路的输出端连接高速摄像机的标准触发信号输入端，电源电路为高速触发仪中各部件提供工作电压。

本实用新型提供的用于观察靶体终点毁伤效应的高速摄像机多功能触发系统能够接触和非接触弹丸捕捉方法对不同形状和速度的各种材质弹丸进行捕捉，为高速摄像机提供触发信号，减少了因捕捉弹丸不准而产生的重复实验，进而降低了实验成本。

附图说明

图1是本实用新型提供的用于观察靶体终点毁伤效应的高速摄像机多功能触发系统进行弹体撞击靶体测试原理图。

图2是本实用新型提供的用于观察靶体终点毁伤效应的高速摄像机多功能触发系统中激光对射装置示意图。

图3是本实用新型提供的用于观察靶体终点毁伤效应的高速摄像机多功能触发系统中丝网栅格装置示意图。

图4是本实用新型提供的用于观察靶体终点毁伤效应的高速摄像机多功能触发系统中铝膜整贴装置示意图。

图5是高速触发仪中信号检测电路和信号处理电路的电路原理图。

图6是高速触发仪中电源电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的用于观察靶体终点毁伤效应的高速摄像机多功能触发系统进行详细说明。

如图1所示，本实用新型提供的用于观察靶体终点毁伤效应的高速摄像机多功能触发系统包括高速触发仪1和弹丸捕捉装置；其中弹丸捕捉装置设置在弹丸发射装置6出口端的弹道上，采用激光对射装置2、丝网栅格装置3和铝膜整贴装置4中的任一种，并且弹丸捕捉装置的测试信号输出端连接高速触发仪1的测试信号输入端，而高速触发仪1的测试信号输出端则连接高速摄像机5的标准触发信号输入端。

如图5、图6所示，所述的高速触发仪1包括信号检测电路1-1，信号处理电路1-2及电源电路1-3，其中信号检测电路1-1的信号输入端连接弹丸捕捉装置的测试信号输出端，信号检测电路1-1的信号输出端连接信号处理电路1-2的输入端，信号处理电路1-2的输出端连接高速摄像机5的标准触发信号输入端，电源电路1-3为高速触发仪1中各部件提供工作电压。

实施例1：

如图2所示，本实施例提供的用于观察靶体终点毁伤效应的高速摄像机多功能触发系统包括高速触发仪1和激光对射装置2；所述的激光对射装置2包括激光发射装置2-1、激光接收装置2-2、光栅2-3和凸透镜2-4；其中光栅2-3设置在激光发射装置2-1的内部；激光发射装置2-1向下发射的激光光幕2-5与弹丸发射装置6出口端的弹道垂直相交；凸透镜2-4设置在激光发射装置2-1的下方；激光接收装置2-2设置在凸透镜2-4的下方，且位于凸透镜2-4的焦点处，并且激光接收装置2-2的测试信号输出端连接高速触发仪1上信号检测电路1-1的信号输入端，信号处理电路1-2的输出端连接高速摄像机5的标准触发信号输入端。

所述的激光发射装置2-1采用红光半导体激光器，所发射的激光光幕2-5的高度为2mm，波长为650nm；激光发射装置2-1采用红光半导体激光器作为光源，红光为可见光，为系统调试带来方便；激光接收装置2-2采用硅光电二极管，灵敏度为0.62μA/μW，所获取的光敏面直径为1mm，响应时间为22ns，响应频谱范围为400～110μm。

现将本实施例提供的用于观察靶体终点毁伤效应的高速摄像机多功能触发系统工作原理阐述如下：

激光发射装置2-1向下发射红色的激光光幕2-5并由光栅2-3整形，然后经过凸透镜2-4聚光，最终被激光接收装置2-2接收并将光信号转换为电流信号。当弹丸发射装置6发射的弹丸7飞行经过激光光幕2-5时会遮挡住一部分激光光幕2-5，因此激光接收装置2-2接收到的光信号会发生变化，通过光电转换，电流信号也会发生变化，之后利用高速触发仪1上的信号检测电路1-1将激光接收装置2-2输出的电流信号转换为电压信号，然后放大滤波处理，然后由信号处理电路1-2对电压信号进行判别及标准化处理，并将标准化电压信号传送给高速摄像机5，由此驱动高速摄像机5开始摄像。

实施例2：

如图3所示，本实施例提供的用于观察靶体终点毁伤效应的高速摄像机多功能触发系统包括高速触发仪1和丝网栅格装置3；所述的丝网栅格装置3包括网架3-1和一根细丝3-2，其中网架3-1为长方形框架结构，上端两侧部位分别设有一个接线端3-3，中间中空部位所在的平面与弹丸发射装置6出口端的弹道垂直相交；细丝3-2缠绕在网架3-1上而形成丝网，并且两端分别连接在两个接线端3-3上；网架3-1上的两个接线端3-3通过导线连接高速触发仪1上信号检测电路1-1的信号输入端，信号处理电路1-2的输出端连接高速摄像机5的标准触发信号输入端。

所述的细丝3-2以交叉的方式缠绕在网架3-1上，并且相邻细丝3-2之间的间距小于弹丸7的直径。

现将本实施例提供的用于观察靶体终点毁伤效应的高速摄像机多功能触发系统工作原理阐述如下：

当弹丸发射装置6发射的弹丸7飞行经过由密集缠绕在网架3-1上细丝3-2而形成的丝网时，弹丸7会击断某处丝网，从而造成细丝3-2断开，这时会引起高速触发仪1上信号检测电路1-1的输入电阻发生变化，导致信号检测电路1-1输出电压发生变化，然后由信号处理电路1-2对电压信号进行判别及标准化处理，并将标准化电压信号传送给高速摄像机5，由此驱动高速摄像机5开始摄像。

实施例3：

如图4所示，本实施例提供的用于观察靶体终点毁伤效应的高速摄像机多功能触发系统包括高速触发仪1和铝膜整贴装置4；所述的铝膜整贴装置4包括膜架4-1、塑料薄膜4-2、两片铝膜4-3；其中膜架4-1为长方形框架结构，中间中空部位所在的平面与弹丸发射装置6出口端的弹道垂直相交；两片铝膜4-3分别粘贴在塑料薄膜4-2的两侧面上，并且粘贴在一起的两片铝膜4-3和塑料薄膜4-2的边缘固定在膜架4-1上，每片铝膜4-3分别通过导线连接高速触发仪1上信号检测电路1-1的信号输入端，信号处理电路1-2的输出端连接高速摄像机5的标准触发信号输入端。

现将本实施例提供的用于观察靶体终点毁伤效应的高速摄像机多功能触发系统工作原理阐述如下：

在未试验前，两片铝膜4-3由绝缘的塑料薄膜4-2隔开而不接触，因此高速触发仪1上信号检测电路7的输入电阻没有变化。当弹丸发射装置6发射的弹丸7飞行经过粘贴在一起的两片铝膜4-3和塑料薄膜4-2时，铝膜4-3和塑料薄膜4-2会被弹丸7击穿，结果造成弹孔处的两片铝膜4-3局部接触，这时会引起高速触发仪1上信号检测电路1-1的输入电阻发生变化，导致信号检测电路1-1输出电压发生变化，然后由信号处理电路1-2对电压信号进行判别及标准化处理，并将标准化电压信号传送给高速摄像机5，由此驱动高速摄像机5开始摄像。