一种非致命武器动能冲击力学响应测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及非致命武器动能冲击测试，具体涉及一种基于Hybrid III假人的非致命武器动能冲击力学响应测试系统。
【背景技术】
[0002]非致命动能武器是一类依靠弹体的飞行动能对肌体的钝性撞击，使目标产生足够的疼痛感，从而失去抵抗能力或行动受到抑制的一种非致命武器，非致命动能武器是各国警宪部队使用最早的非致命武器之一。然而，在实战应用中，非致命动能武器致人重伤甚至死亡的事件时有发生，这严重违背了非致命动能武器“使人员失能而不致死”的设计理念和使用初衷。究其原因，就是在非致命动能损伤标准的制定和把握上出现了问题:(1)标准制定上沿用致命武器杀伤力的下限为标准。如动能标准、比动能标准、能否贯穿25mm厚红松木靶板等；(2)标准数值存在不统一性。如动能标准，法国定为39J ;德国和美国定为78J ;我国沿用前苏联的规定:98J。而且，此标准无性别、年龄、健康状况等差异；(3)我国1989年颁布的军用标准中，将动能弹对人体的损伤分为六个等级，即无损伤、轻微损伤、轻度损伤、中度损伤、重度损伤、极重度损伤，各等级均为定性描述。因此，有必要采用科学合理的方法研究非致命动能标准，使其永久性或致命性损伤降到最低限度，确保其使用的“非致命性”。
[0003]目前，国际上对碰撞冲击损伤的研究方法主要有:尸体试验、动物试验、数值研究等。然而，尸体实验存在样本获取困难、重复性差及法律与伦理问题，动物试验的实验结论不能简单的应用到人体上；数值研究的方法仍需要大量的试验数据来验证。可见，如何搭建合理的非致命动能测试系统，使其测试结果更加真实可靠，是这一领域亟待解决的重要问题。
[0004]在汽车碰撞领域，应用假人进行碰撞测试已成为国际通用的标准方法。其中，Hybrid III假人因其生物逼真度高成为通用的检测设备。这就为非致命动能冲击测试提供了借鉴，这也是本发明的思路来源。但，汽车碰撞和非致命动能冲击存在本质的区别，主要体现在:(1)冲击类型不同。汽车碰撞为低速大质量冲击；非致命动能冲击为高速小质量冲击。这就使得汽车碰撞领域的假人测试系统及其相关结论不能简单移植到非致命动能冲击上来。(2)接触时长不同。汽车碰撞接触时间较长，而非致命动能冲击时间很短，这就对假人系统中各类传感器的精度、响应时间等提出了更高的要求。(3)研究目的不同。汽车碰撞为检测性测试，评估等级为AISIII级以上；非致命动能冲击为评估性实验，评估等级为AISIII级以下。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于提供一种基于Hybrid III 50假人的新型实验系统，通过非致命动能武器对假人的冲击，科学、客观和真实地反映非致命动能武器的致损情况，便于武器的改进和战术战法的正确运用。将目前主要用于汽车碰撞领域的假人，应用于非致命武器动能冲击测试。本发明以Hybrid III假人平台为基础，通过合理配置传感器，设计科学的数据采集和评估系统，为非致命动能冲击的损伤评估提供一套科学的测试平台。
[0006]本发明采用的技术方案是:一种非致命武器动能冲击力学响应测试系统，包括对非致命动能武器伤害参数测量的Hybrid III假人单元、非致命动能武器、视频数据采集单元、传感器数据采集处理单元、综合数据处理平台；所述假人单元包括传感器单元和假人体；所述传感器单元分别与假人体、传感器数据采集单元固定、连接；所述视频数据采集单元与综合数据处理平台电性连接；所述传感器数据采集处理单元与综合数据处理平台电性连接。
[0007]进一步地，所述传感器单元包括:
[0008]颈部6轴力传感器:用于获取动能冲击时假人颈部6个自由度方向的力学数据；
[0009]颈部2轴姿态传感器:用于获取动能冲击时假人颈部姿态数据；
[0010]上胸部3轴和6轴力传感器:用于获取动能冲击时假人上胸部力学数据；
[0011]下胸部3轴和6轴力传感器:用于获取动能冲击时假人下胸部力学数据；
[0012]胸部位移传感器:用于获取动能冲击时假人胸部压缩位移数据；
[0013]胸部3轴加速度传感器:用于获取动能冲击时假人胸部加速度数据；
[0014]腰部3轴加速度传感器:用于获取动能冲击时假人腰椎部加速度数据；
[0015]腰部3轴力传感器:用于获取动能冲击时假人腰椎部力学数据；
[0016]胸部压敏纸或胸部X向压力矩阵或压电薄膜:用于获取动能冲击时假人胸部压力数据；
[0017]上肢部6轴力传感器:用于获取动能冲击时假人上肢部力学数据；设置在假人上肢；
[0018]大腿部3轴和6轴力传感器:用于获取动能冲击时假人大腿部力学数据；设置在假人大腿部；
[0019]大腿部载荷传感器:用于获取动能冲击时假人大腿部承受压力载荷力学数据；设置在假人大腿部；
[0020]膝关节叉载荷传感器:用于获取动能冲击时假人膝关节部承受压力载荷力学数据；设置在假人膝关节；
[0021]小腿上下部4轴力传感器:用于获取动能冲击时假人小腿部力学数据；设置在假人小腿部；
[0022]下肢部速度传感器:用于获取真人在受到动能冲击时的速度数据，判断其移动反应情况，选用线速度或角速度传感器；设置在假人下肢。
[0023]更进一步地，所述传感器数据采集处理单元包括电桥补足电路、放大电路、程控放大器、抗混叠滤波器、Α/D转换模块、存储器、半全桥转换单元、桥压转换单元、平衡调节单元、电源控制单元、充电电池、控制电路及接口电路。
[0024]更进一步地，所述传感器数据采集处理单元对传感器输出的信号进行放大、调理、滤波。
[0025]更进一步地，所述控制电路用作采样频率控制、时序控制、地址发生器及出发电路。
[0026]更进一步地，所述视频数据采集单元用以监测非致命动能武器力学响应冲击测试视频数据。
[0027]更进一步地，所述综合数据处理平台将视频数据采集单元和传感器数据采集处理单元采集到的数据进行滤波处理并显示。
[0028]更进一步地，所述综合数据处理平台包括计算机和数据处理及显示软件系统。
[0029]本发明通过使用非致命动能武器冲击生物逼真度较高的Hybrid III 50假人，能模拟出真人受到伤害的情况。通过假人身上布置的各类传感器，能够真实地获取并记录非致命动能武器冲击时的压力、加速度、位移等参数，有利于科学合理地评价非致命动能武器的致损效果。而且假人的使用使实验具有可重复性，大大降低了实验成本，避免了伦理、道德和法律等问题的发生。本发明的假人传感器布局合理，测量结果精确，测量结果全面；将非致命动能武器伤害定性的测量提升为定量的测量，第一次将假人应用于非致命动能武器冲击测试领域。
[0030]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0031]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0032]图1是本发明的一种非致命武器动能冲击力学响应测试系统结构框图；
[0033]图2是本发明的一种非致命武器动能冲击力学响应测试系统的传感器数据采集处理单元原理图；
[0034]图3是本发明的一种非致命武