基于光干涉及多级LED光照的气炮对靶系统的制作方法

本发明涉及气炮实验领域，具体为基于光干涉及多级LED光照的气炮对靶系统。

背景技术：

在冲击气炮的力学实验中，如图1，采用通过高压气体驱动弹丸的方式，在弹丸飞过炮管之后对样品进行加载，高速飞行后的弹丸撞击固定在靶室内的靶面，在实验过程中，飞片是否能平行正碰靶面对实验结果影响大，尤其是在低速冲击过程中对测量应力波上升前沿的时间宽度时有严重影响。解决这一问题的现有的通用做法是在实验之前用一根实心的金属样棒放在炮管内进行“对靶”。

在现今气炮实验中，采用炮管内放样棒的方式进行对靶，如图2所示。采用图三这种方式调整样棒端面置于靶盘的正中间，此外，采用图4来保证靶盘和样棒的右端平行，同样采用肉眼观察方式。在图2中，深色部分为实心金属做的圆柱体样棒，模拟飞片行进路径，右边灰色部分为用来安装样品的靶盘，靶盘下面为安装靶盘的靶台。在现在实验前采用肉眼观察样棒(中间黑圆)位置，如图3。

在图4中，人工采用刀口尺比划靶盘和样棒右端面的平行程度，一般只能保证一个方向的平行度。

该技术的缺点有以下：

(1)采用实心金属做的样棒笨重，操作吃力，考虑到样棒和炮管内径紧密配合，操作往往耗时长久，生手会花费一个多小时，由于靶室空间有限，操作时间越长，越不易对准。

(2)肉眼观察对靶，误差较大，尤其在低速实验中观察应力波上升前沿时，对靶不准带来的误差难以忽视。不能保证相同实验条件产生同一实验结果。样棒右面如果和样品不平行，误差可达毫米数量级。

(3)由于靶台是大块金属做成的，笨重，对靶操作吃力，靶孔与炮孔之间容易产生错位，在冲击回收实验中，样品截面尺寸和飞片相当时，对回收样品的冲击无法达到对称碰撞的效果。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明提供一种基于光干涉及多级LED光照的气炮对靶系统。

具体技术方案为：

基于光干涉及多级LED光照的气炮对靶系统，包括靶盘和样棒。

靶盘，包括正方形的金属盘，所述的金属盘中间有圆孔，圆孔周围安置四个螺栓，金属盘置于长方形金属的平台上，平台开有一滑槽，金属盘底部插入滑槽内，使金属盘可以左右滑动；平台安装在圆形的底座上；平台上安装四个细调螺钉，细调螺钉微调金属盘的位置；平台上安装有水准泡，来衡量平台是否水平；

底座边缘带有螺纹，螺纹与带有把手的粗调螺纹和细调螺纹连接，粗调螺纹和细调螺纹调节底座转角度；底座中心通过轴承安装在靶台上，底座边缘还安装有定位螺栓，用于固定底座的位置。

平台和底座之间还安装有拱形的金属板簧，细调螺钉下端接触在金属板簧上表面。

样棒，为中空结构，外壁表面有抛光的陶瓷层，样棒外套有炮管；样棒前端内，从外到内依次安装有蓝光LED珠、红色LED灯珠、白色LED灯珠；所述的样棒内还安装有光纤束，光纤束从样棒的前端延伸到后端，对三色LED光起到引导和光准直作用；

样棒前端的中心处安装红色激光光源；样棒内依次安装有凹透镜、凸透镜，凹透镜、凸透镜组合用来对红色激光光源的激光扩束；

样棒前端还安装有LED灯珠电源驱动电路模块、激光驱动电路模块以及可充电源和电源转换开关，LED灯珠电源驱动电路模块为蓝光LED珠、红色LED灯珠、白色LED灯珠供电，激光驱动电路模块对红色激光光源供电；

样棒后端安装有透明玻璃；

所述的样棒后端朝向靶盘的圆孔，所述的圆孔上通过螺栓安装圆形毛玻璃片，圆形毛玻璃片一面为粗糙面，另外一面为抛光面，所述的抛光面朝向样棒的后端。

本发明提供的基于光干涉及多级LED光照的气炮对靶系统，为了调节靶孔和样棒之间的结合，靶台要求能够上下左右前后三个方向能自由调动并且操作简便。

本发明提供的基于光干涉及多级LED光照的气炮对靶系统，有益技术效果为：

(1)提高飞片能与样品表面正碰精度，保证实验重复性；

(2)降低样棒重量，增加靶台的活动性，在有限空间的靶室内易于操作；对靶进程简化。

(3)提高对靶精度，靶面与冲击飞片表面平行误差从原来的毫米级提高到微米量级。

附图说明

图1是现有技术中冲击气炮的力学实验示意图；

图2是现有技术气炮实验炮管和样棒结构示意图；

图3是现有技术肉眼观察样棒示意图；

图4是现有技术靶盘和样棒调节后的位置；

图5是本发明的靶盘主视结构示意图；

图6是本发明的靶盘俯视结构示意图；

图7a是本发明的样棒结构示意图；

图7b是本发明的样棒局部放大结构示意图；

图8是实施例中对靶流程；

图9是实施例中对靶流程中圆形毛玻璃片上的光斑图；

图10是实施例中正碰对靶流程；

图11a是正碰对靶流程中未调整好圆形毛玻璃片等厚干涉条纹；

图11b是正碰对靶流程中调整好后圆形毛玻璃片等厚干涉条纹。

具体实施方式

结合附图说明本发明的具体实施方式。

基于光干涉及多级LED光照的气炮对靶系统，包括靶盘和样棒。

如图5和图6所示，靶盘，包括正方形的金属盘1，所述的金属盘1中间有圆孔2，圆孔2周围安置四个螺栓3，金属盘1置于长方形金属的平台5上，平台5开有一滑槽4，金属盘1底部插入滑槽4内，使金属盘1可以左右滑动；平台5安装在圆形的底座11上；平台5上安装四个细调螺钉6，细调螺钉6微调金属盘1的位置；平台5上安装有水准泡12，来衡量平台5是否水平；

底座11边缘带有螺纹，螺纹与带有把手的粗调螺纹8和细调螺纹9连接，粗调螺纹8和细调螺纹9调节底座11转角度；底座11中心通过轴承10安装在靶台上，底座11边缘还安装有定位螺栓13，用于固定底座11的位置。

平台5和底座11之间还安装有拱形的金属板簧7，细调螺钉6下端接触在金属板簧7上表面。

如图7a和图7b所示，样棒，为中空结构，外壁表面有抛光的陶瓷层，样棒外套有炮管14；样棒前端内，从外到内依次安装有蓝光LED珠18、红色LED灯珠19、白色LED灯珠20；所述的样棒内还安装有光纤束24，光纤束24从样棒的前端延伸到后端，对三色LED光起到引导和光准直作用；

样棒前端的中心处安装红色激光光源21；样棒内依次安装有凹透镜22、凸透镜23，凹透镜22、凸透镜23组合用来对红色激光光源21的激光扩束；

样棒前端还安装有LED灯珠电源驱动电路模块15、激光驱动电路模块16以及可充电源17和电源转换开关25，LED灯珠电源驱动电路模块15为蓝光LED珠18、红色LED灯珠19、白色LED灯珠20供电，激光驱动电路模块16对红色激光光源21供电；

样棒后端安装有透明玻璃26；

所述的样棒后端朝向靶盘的圆孔2，所述的圆孔2上通过螺栓3安装圆形毛玻璃片27，圆形毛玻璃片27一面为粗糙面，另外一面为抛光面，所述的抛光面朝向样棒的后端。

具体使用过程中，对靶流程见图8，靶孔对靶是用来保证飞片能上下左右对称地飞过圆孔2，保证冲击面的对称性。调好靶孔对靶后，圆形毛玻璃片27上的光斑如图9所示。

再做正碰对靶，关闭LED光源，打开激光光源，用激光产生干涉条纹用来对靶，如果透明玻璃26和圆形毛玻璃片27之间不平行，会在圆形毛玻璃片27上形成一条条干涉条纹，如图11a，正碰对靶流程如图10。

在做图10的流程中，圆形毛玻璃片27上的等厚干涉条纹从图11a变成图11b。