[发明专利]一种极端环境强冲击试验与测试装置及方法

说明书

本发明公开的一种极端环境强冲击试验与测试装置及方法，属于强冲击试验测试技术领域。本发明包括空气炮、弹仓装置、实验弹丸、炮管主体、装置支架、弹靶碰撞室、高低温实验舱、缓冲装置、高速高冲击激光干涉测试系统、光电触发检测器、智能信息处理系统。本发明能够在常温、高温和低温极端环境条件下进行空气炮强冲击在位试验与测试，并解决如下问题：解决实验弹丸发射时弹仓盖易被高压气体冲击变形甚至冲开发生危险的问题；改善实验弹丸结构，简化实验弹丸发射装置；通过泄压结构避免砧体受实验弹丸运动时产生的压缩气体的冲击；约束砧体的转动和偏摆，固定砧体姿态，解决高速高冲击激光干涉测试系统信号测不到、测不准的问题；并通过缓冲装置，将强冲击能量迅速卸载下来，极大保护砧体及被测试件。

技术领域

本发明属于强冲击试验测试技术领域，尤其涉及一种极端环境强冲击试验与测试装置及方法。

背景技术

极端环境强冲击试验技术是高量程、抗高过载加速度计等传感器研发应用的前提和基础，尤其应用于国防领域中，为侵彻武器和智能弹药等的精确控制奠定了重要技术基础。极端环境强冲击试验研究的是极端环境下的强冲击信号，信号具有冲击加速度峰值高、脉宽大、能量大的特点，因此在试验的过程中需要提供高能量激励，以产生高加速度峰值(大于1万g)、长持续时间(几十微秒至几百微秒)的半正弦波形。

传统的Hopkinson杆试验的脉冲幅值虽然足够大，能达到1万g以上，但是脉冲持续时间短，只有几十个微秒，而用空气炮模拟试验的方法，脉冲持续时间能够达到几百个微秒。另外，受装置本身发射动能的限制，传统的Hopkinson杆试验装置主要用于小质量和体积器件的冲击试验，而空气炮试验装置可以用于较大质量和体积试件的冲击试验。现有的空气炮冲击试验装置虽然能量较大，但是冲击加速度峰值和脉宽难以同时达到所需的高量值，尤其是可变大脉宽的情况。

同时，特殊情况下，加速度计等传感器需要在高温或低温等极端环境中使用，因此在极端温度条件下进行强冲击试验和测试是非常有必要的。而现有的空气炮冲击试验装置只局限于常温环境下对加速度计的冲击灵敏度、线性度等指标进行测试，对其它关注的指标，如温度特性等，还没有相应的专用强冲击在位试验设置。另外，实验弹丸发射的安全性、传感器受撞击的稳定性、回收装置的缓冲性能等指标都有待提高。要解决这些问题，需要从测试原理到试验装置和方法等各方面进行创新设计。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种极端环境强冲击试验与测试装置及方法，以实现在常温、高温和低温环境条件下进行强冲击在位试验与测试，并解决传统冲击试验装置的几个问题，包括：解决实验弹丸发射时弹仓盖易被高压气体冲击变形甚至冲开发生危险的问题；改善实验弹丸结构，简化实验弹丸发射装置；通过泄压结构避免砧体受实验弹丸运动时产生的压缩气体的冲击；约束砧体的转动和偏摆，固定砧体姿态，解决激光干涉仪信号测不到、测不准的问题；并通过缓冲装置，将强冲击能量迅速卸载下来，极大保护砧体及被测试件。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明公开的一种极端环境强冲击试验与测试装置，包括空气炮、弹仓装置、实验弹丸、炮管主体、装置支架、弹靶碰撞室、高低温实验舱、缓冲装置、高速高冲击激光干涉测试系统、光电触发检测器、智能信息处理系统。

所述空气炮在整个极端环境强冲击试验与测试装置的端部，主要包括压力容器、快开阀、控制模块，利用快开阀和控制模块控制压缩气体快速释放以驱动实验弹丸高速运动。