[发明专利]用于测量轻气炮毫米级弹丸速度的激光光幕遮挡式测速系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量轻气炮毫米级弹丸速度的实验装置，属于地面超高速撞击模拟实验领域。

背景技术

在轻气炮超高速撞击实验中，撞击速度是描述空间碎片状态，分析碎片和防护层材料动态特性的一个最重要参数，因此在地面超高速撞击模拟实验中必须准确测得实验弹丸的速度。但是在实验中弹丸发射速度很高(一般在每秒几千米的速度量级上)，尺寸比较小(现在主要研究的是毫米级弹丸)，并且弹丸材料包含金属和非金属，所以在实验中对弹丸速度的测量既是一个重点，也是一个难点。

轻气炮通常使用磁感应测速方法测量弹丸速度，这种方法结构简单，经济性好，但是弹丸材料必须是导体材料，否则得不到感应信号，而且当弹丸体积过小时，感生电流的磁场不能引起原磁场的明显变化，从而导致测速的失败。为解决上述问题，人们又发展了激光测速系统并在轻气炮上获得了成功应用。对于激光测速方法而言，现有遮断式激光光束测速法遇到了弹丸偏离轴线过多时将无法遮断光束而导致测速失败的困难。

上述方法的精度低，对于速度小于7km/s、质量大于1.5mg的铝制弹丸进行测量时成功率低，需要多次重复试验，导致试验成本很高。

发明内容

本发明目的是为了解决现有轻气炮毫米级弹丸速度测量方法精度低；成功率低，需要重复试验，导致试验成本高的问题，提供了一种用于测量轻气炮毫米级弹丸速度的激光光幕遮挡式测速系统。

本发明所述用于测量轻气炮毫米级弹丸速度的激光光幕遮挡式测速系统，它包括激光测速仪、激光发射装置、激光光幕接收装置、测速信号显示装置和测速通道，

轻气炮弹丸发射装置的出口端连接测速通道，测速通道相对面上设置激光发射装置和激光光幕接收装置，激光光幕接收装置的测速信号输出端连接激光测速仪的测速信号输入端，激光测速仪的显示信号输出端与测速信号显示装置的显示信号输入端相连。

本发明的优点：本发明所述用于测量轻气炮毫米级弹丸速度的激光光幕遮挡式测速系统可对速度小于7km/s、质量大于1.5mg的铝制弹丸进行0.01m/级别的精确速度测量，提高了弹丸速度的测量精度，减少了因速度测量不准而产生的重复试验，进而降低了试验成本。

附图说明

图1是本发明所述用于测量轻气炮毫米级弹丸速度的激光光幕遮挡式测速系统的结构示意图；

图2是本发明所述用于测量轻气炮毫米级弹丸速度的激光光幕遮挡式测速系统的弹丸测速原理图；

图3是红光半导体激光器的结构示意图；

图4是图3的右视图；

图5是硅光二极管光电探测器的结构示意图；

图6是图5的右视图；

图7是激光测速仪的具体电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述用于测量轻气炮毫米级弹丸速度的激光光幕遮挡式测速系统，它包括激光测速仪1、激光发射装置2、激光光幕接收装置3、测速信号显示装置4和测速通道6，

轻气炮弹丸发射装置5的出口端连接测速通道6，测速通道6相对面上设置激光发射装置2和激光光幕接收装置3，激光光幕接收装置3的测速信号输出端连接激光测速仪1的测速信号输入端，激光测速仪1的显示信号输出端与测速信号显示装置4的显示信号输入端相连。

具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，激光发射装置2包括n个红光半导体激光器2-1，激光光幕接收装置3包括n个硅光二极管光电探测器3-1，n个红光半导体激光器2-1和n个硅光二极管光电探测器3-1构成n组光幕发射接收结构，n组光幕发射接收结构的光幕平行，每组光幕发射接收结构包括1个红光半导体激光器2-1和1个硅光二极管光电探测器3-1，该组光幕发射接收结构中的红光半导体激光器2-1发射的光幕被该组中的硅光二极管光电探测器3-1接收，n为自然数，且n=3-10。

激光发射装置2所获取光幕的高度为20mm，宽度为2mm，波长为650nm，并且光强可以调节。

激光光幕接收装置3的光敏面直径为1mm，响应时间为22ns,灵敏度为0.62μA/μW，暗电流为50nA，结电容为30pf，响应频谱范围为400μm～1100μm。