一种兼顾高速摄影仪触发功能的激光测速装置制造方法及图纸

本发明专利技术公布了一种兼顾高速摄影仪触发功能的激光测速装置，包括测速通道、激光发射器、激光接收器、电源、示波器、高速摄影仪和电脑。所述测速通道固定在弹丸发射装置的出口处，激光发射器和激光接收器对称的固定在测速通道上，激光接受器的测速信号输出端接入示波器的输入端，示波器的信号输出端接入高速摄影仪，高速摄影仪通过接收示波器发出的信号来触发，能实现高速摄影仪的自动触发，可以通过读取示波器上的波形来计算弹丸的速度。可实现弹丸侵彻靶板的摄影观察和测速功能，并且准确性高，可重复利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于分析及测量速度控制
，特别涉及一种弹丸侵彻靶板的测速及侵彻过程拍摄触发装置。
技术介绍
在弹丸高速撞击靶板实验中，弹丸侵彻靶板的速度是一个很重要的参数，同时观察弹丸侵彻靶板的过程对于分析弹丸及靶板的变形也是至关重要的。目前我国测量弹丸侵彻靶板的速度方法有锡箔板法、刷磁探针法和高速摄影法等，采用锡箔板法和刷磁探针法时失败率较高，锡箔靶和探针样本的制作比较麻烦，耗时耗力，且锡箔靶测速必须要求弹丸为导体，限制了其使用范围。而采用高速摄影法，既要测量弹丸速度也要拍摄侵彻过程，受高速摄影仪的拍摄地点及角度限制，一般需要两台及两台以上高速摄影仪，而高速摄影仪价格昂贵，会使得实验费用较高。高速摄影仪触发有手动触发和信号触发，由于手动触发需要人去触发，当高速摄像仪离实验地点较近时，弹丸高速撞击靶板实验时危险性极高，所以手动触发是不可取的，同时触发的时刻也不易把握；触发过早，由于高速摄影仪拍摄的时间很短，整个侵彻过程可能拍不全；触发过晚，侵彻靶板的前期可能拍不到。现有信号触发高速摄影仪则需要设置专门的信号源，使得实验时实验装置复杂。同时，近年来也有很多人采用激光测速，但大多需要自制激光发射和接收装置，信号的处理需要前置电路放大器、单片机等元件，使得实验的前期准备工作时间加长，且必须对自制的测速装置进行若干次试验标定。另外，很多激光测速装置，要求前后两组激光发射和接收装置的距离必须大于子弹的长度，从而在一些空间受限的情况下限制了激光测速装置的使用。已公开关于用来测量弹丸速度的激光测速方面的专利，包括：201220118146.2激光弹体测速仪、201320707669.5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、201510413966.2一种高速弹丸测速装置、201520975599.0一种高冲击环境下的测速装置等，目前还没有兼顾高速摄影仪触发功能的激光测速装置相关专利和可查文献。
技术实现思路
针对现有弹丸测速装置复杂、精度低以及高速摄影仪触发不安全、控制难问题，提出一种兼顾高速摄影仪触发功能的激光测速装置，能够有效解决弹丸速度测量及高速摄影仪触发复杂的问题。本专利专利技术的兼顾高速摄影仪触发功能的测速装置，可实现弹丸侵彻靶板的摄影观察和测速功能，包含测速通道、激光发射器、激光接收器、电源、示波器、高速摄影仪和电脑。所述测速通道固定在弹丸发射装置的出口处，激光发射器和激光接收器对称的固定在测速通道上，激光接受器的测速信号输出端接入示波器的输入端，并且示波器接收到的两组互不影响的测速信号，使得子弹的长度或者两组激光发射接收装置的距离不受限制。示波器的信号输出端接入高速摄影仪，高速摄影仪通过接收示波器发出的信号来触发。本专利技术优点：(1)能实现高速摄影仪的自动触发。(2)激光测速方法简单，准确性高，受干扰因素小，可重复利用。(3)实现了激光测速和高速摄影相关设备共用，降低了实验设备要求，且测量更稳定可靠。附图说明图1是本专利技术高速摄影仪触发及测速装置的电路连接框图；图2是激光发射器和激光接收器固定在测速通道原理简图；图3是示波器接线示意图；图4是激光发射器2和激光接收器3的电路简图；图5是示波器电平变化波形图。具体实施方式下面结合附图和实施过程对本专利技术作进一步的详细说明。如图1所示，本专利技术涉及一种弹丸侵彻靶板的侵彻过程拍摄及测速装置，它包括电源1、激光发射器2(2-1和2-2为2组激光发射器)、激光接收器3(3-1和3-2为2组激光接收器)、电源7、电源8、示波器4、高速摄影仪5、电脑6和支架9(9-1和9-2分别为激光发射器和接收器支架)。如图1所示，支架9固定在弹丸发射装置的出口处，支架9-1和支架9-2相对面上设置安装激光发射器2和激光接收器3，激光接收器3的测速信号输出端连接示波器4输入端，示波器4的输出信号线连接高速摄影仪5触发端，高速摄影仪5需要通过电脑6来操作、显示和记录。进一步说明如图2所示，支架9-1和支架9-2相对面上设置激光发射器2和激光接收器3，激光发射器2和激光接收器3的轴线在一条直线上，激光发射器2发射的激光正照在激光接收器3镜面的中心；由于激光接收器3的镜面比较大，激光发射器2和激光接收器3的轴线上下稍微偏斜，本测试装置也可以正常工作，只要保证激光发射器2发射的激光照在激光接收器3镜面即可，但是激光发射器2和激光接收器3的轴线左右不能偏斜，否则这两组激光发射接收装置之间的距离存在误差会影响测速精度。激光发射器2-1和激光接收器3-1构成一组激光发射接收装置2-3-1，激光发射器2-2和激光接收器3-2构成另一组激光发射接收装置2-3-2。激光发射器和激光接收器外形都制成圆柱型螺纹杆，具体的如激光发射器2-1用螺母10-1和螺母10-2对拧，使激光发射器固定在支架9-1上，其它激光发射器和激光接收器也是用同样的方式来固定在支架9上。两组激光发射接收装置的距离L可设置为20～100mm范围内(L为两组激光发射接收装置中轴线的距离)。若已知弹丸经过两组激光发射接收装置的时间差Δt，则可以计算出弹丸的速度v＝L/Δt。激光发射器2包括两个激光发射器2-1和2-2，都为两线型，激光发射器2采用红光半导体作为激光源，可以通过调节供电电压来调节激光的亮度，但是不能超过供电电压的最大值，否则会损坏激光发射器2。电路简图如图4(1)所示，图中①BNDC+V接电源的正极，②BU0V接电源的负极，且不能反接，否则激光发射器不能发射激光。激光发射器的相关性能及参数如下：(1)供电电压：DC10～30V。(2)采用连续发射型。(3)波长：650nm。(4)指向角＜3度。(5)环境温度：-25℃～+55℃。激光接收器3包括两个激光接收器3-1和3-2，都为三线型，可在日光下工作，完全不受干扰。电路简图如图4(2)所示，图中①BNDC+V接电源的正极，②BU0V接电源的负极，且不能反接，否则激光接收器不能接收激光。(1)供电电压：DC10～30V(本专利技术中选用直流+12V)。(2)输出类型：PNPPO(常开)。(3)响应时间＜1ms(对射型)。(4)感应方式：红色可见激光型(640～655nm)。(5)环境温度：-25℃～+55℃。(6)防护等级：IP67。如图4(2)所示，激光接收器3有一条输出线③BKOUT，用于输出高电平，它和②BU0V一起接入示波器的输入端。进一步说明可参考图3所示，示波器的4-1为电源输入端接电源8(市电220V)，示波器的4-2为信号输出端接高速摄影仪5的触发端，示波器的4-3和4-4为输入端，激光接收器3-1的输出线③BKOUT和②BU0V一起接入示波器的输入端4-3，激光接收器3-2的输出线③BKOUT和②BU0V一起接入示波器的输入端4-4。由于示波器的输入端4-3接收的是激光接收器3-1的信号，示波器的输入端4-4接收的是激光接收器3-2的信号，所以示波器接收到的是两组互不影响的测速信号，故子弹的长度或者两组激光发射接收装置的距离不受限制。参考图1所示，高速摄影仪5触发端连接着示波器4的输出信号线，高速摄影仪通过接收示波器发出的信号来触发。高速摄影仪5是通过电脑6来操作、显示和记录，设置高速摄影仪5拍摄速度和分辨率等。高速摄影仪5是利用高电平来触发的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种兼顾高速摄影仪触发功能的激光测速装置，包括电源1、激光发射器2(2‑1和2‑2为2组激光发射器)、激光接收器3(3‑1和3‑2为2组激光接收器)、电源7、电源8、示波器4、高速摄影仪5、电脑6和支架9(9‑1和9‑2分别为激光发射器和接收器支架)，其特征在于：支架9固定在弹丸发射装置的出口处，支架9‑1和支架9‑2相对面上设置安装激光发射器2和激光接收器3，激光接收器3的测速信号输出端连接示波器4输入端，示波器4的输出信号线连接高速摄影仪5触发端，高速摄影仪5需要通过电脑6来操作、显示和记录。

【技术特征摘要】
1.一种兼顾高速摄影仪触发功能的激光测速装置，包括电源1、激光发射器2(2-1和2-2为2组激光发射器)、激光接收器3(3-1和3-2为2组激光接收器)、电源7、电源8、示波器4、高速摄影仪5、电脑6和支架9(9-1和9-2分别为激光发射器和接收器支架)，其特征在于：支架9固定在弹丸发射装置的出口处，支架9-1和支架9-2相对面上设置安装激光发射器2和激光接收器3，激光接收器3的测速信号输出端连接示波器4输入端，示波器4的输出信号线连接高速摄影仪5触发端，高速摄影仪5需要通过电脑6来操作、显示和记录。2.根据权利要求1所述的一种兼顾高速摄影仪触发功能的激光测速装置，其特征在于，激光发射器和激光接收器外形都制成圆柱型螺纹杆，激光发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：张友敏，胡德安，刘平，沈志伟，蔡清裕，刘丽，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43