用于霍普金森压杆实验的智能测速仪制造技术

本发明专利技术公开了一种用于霍普金森压杆实验的智能测速仪，涉及速度测量装置技术领域。所述测速仪包括5V电源模块、激光发射管电源电路、两个激光发射管、启动光电接收管、停止光电接收管、脉冲整形电路、计数逻辑电路、微控制器、按键电路、显示电路和接口模块。所述测速仪可实现测试控制、结果显示、数据存储、距离设置、远端操作、测试数据传输等功能，提高霍普金森压杆实验的自动化水平和测试效率，大大减轻测试人员的工作量。

An intelligent speed meter for Hopkinson pressure bar experiment

The invention discloses an intelligent speed meter for Hopkinson pressure rod experiment, relating to the technical field of speed measuring device. The velocimeter comprises a 5V power module, laser tube power supply circuit, two laser tube, a photoelectric receiving tube, start stop the photoelectric receiving tube, a pulse shaping circuit, counting logic circuit, micro controller, keyboard circuit, display circuit and interface module. The measuring instrument can realize test control, result display, data storage, distance setting, remote operation, data transmission and other functions, improve the level of automation and efficiency of testing Hopkinson pressure bar experiment, greatly reduce the workload of the tester.

【技术实现步骤摘要】
用于霍普金森压杆实验的智能测速仪
本专利技术涉及速度测量装置
，尤其涉及一种用于霍普金森压杆实验的智能测速仪。
技术介绍
霍普金森压杆实验是测试多种材料在高应变率下力学响应的一种行之有效方法，其中对压缩气枪发射出撞击杆的速度测试是该试验中的一项重要测试内容。对撞击杆速度的测量采用平行光源测速法，如图1所示，在发射管与入射杆之间装有一个平行激光光源，用来发射与接收激光信号，两个光源之间的间距是可设定和测量的，当撞击杆经过平行光源时，会遮挡住光信号而产生一定宽度的脉冲信号，据此可测出撞击杆通过平行光源的时间，即可求出撞击杆的撞击速度。目前已有的霍普金森压杆实验装置测速仪器存在如下缺点：启动、停止计时信号脉冲整形电路采用集成比较器构成，带宽不够，所产生的脉冲上升时间过长，导致测试仪计数电路触发不可靠；测时仪没有计算功能，只具有计时功能，不能直接计算并显示撞击杆速度；显示器为数码管，只能显示数字，无法显示复杂的仪器状态、操作提示信息，造成操作不便，也不能实现仪器自检和故障定位功能；无法实现测试数据的自动存储及上传，每一次测试都需要操作人员记录测试数据，计算弹丸速度，然后人工输入计算机进行存档；计时电路采用74系列小规模集成电路组成，导致PCB板尺寸大，计数频率低，抗干扰能力差，计数逻辑容易出现问题，计时逻辑电路拓扑无法修改，电路功能无法实现升级；激光发射管老化快，更换频繁；如图1所示，测时仪与数据处理系统之间没有通信接口，无法实现霍普金森压杆实验自动化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于霍普金森压杆实验的智能测速仪，所述测速仪可实现测试控制、结果显示、数据存储、距离设置、远端操作、测试数据传输等功能，提高霍普金森压杆实验的自动化水平和测试效率，大大减轻测试人员的工作量。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种用于霍普金森压杆实验的智能测速仪，其特征在于：包括5V电源模块、激光发射管电源电路、两个激光发射管、启动光电接收管、停止光电接收管、脉冲整形电路、计数逻辑电路、微控制器、按键电路、显示电路和接口模块，所述电源模块的输出端分为两路，第一路与所述激光发射管电源电路的电源输入端连接，第二路与激光发射管之外的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源；所述激光发射管电源电路的电源输入端与所述激光发射管的电源输入端连接，用于为所述激光发射管提供工作电源；一个激光发射管与启动光电接收管相对应，另一个激光发射管与停止光电接收管相对应；所述光电接收管用于接收激光发射管发射的激光信号；所述光电接收管的信号输入端与所述脉冲整形电路的信号输入端连接，所述脉冲整形电路的信号输出端与所述计数逻辑电路的输入端连接；晶体振荡器为所述计数逻辑电路提供工作时钟；所述按键电路与所述计数逻辑电路的信号输入端连接，用于输入控制命令；所述计数逻辑电路与微控制器之间双向连接；所述显示电路与所述微控制器的信号输出端连接，用于显示微控制器输出的数据；所述接收模块与所述微控制器双向连接，用于将所述测速仪与数据采集处理系统连接到一起，进行数据的交互。进一步的技术方案在于：所述激光发射管电源电路包括二极管D1-D2和电阻R，所述二极管D1的正极接+5V电源，所述二极管D1的负极与所述二极管D2的正极连接，所述二极管D2的负极经所述电阻R与所述激光发射管的电源输入端连接。进一步的技术方案在于：脉冲整形电路包括两个结构相同的脉冲整形模块，电阻R1与电阻R2的结点为所述脉冲整形模块的信号输入端，所述脉冲整形模块的一个信号输入端与其中的一个所述光电接收管的集电极连接，该光电接收管的发射极接地，电阻R1的另一端接+5V电源，电阻R2的另一端接地，所述电阻R1与电阻R2的结点与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的集电极接+5V电源，所述三极管Q1的发射极分为两路，第一路经电阻R3接地，第二路与三极管Q2的基极连接，电阻R4的一端接+5V电源，电阻R4的另一端分为两路，第一路与三极管Q3的基极连接，第二路与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极经电阻R5接地；所述三极管Q3的集电极分为两路，第一路与+5V电源连接，第二路经电容C10接地；三极管Q3的发射极分为两路，一路与所述脉冲整形模块的信号输出端，另一路经电阻R6接地。进一步的技术方案在于：所述计数逻辑电路包括启动停止逻辑电路、20位加法计数器、8位加法计数器、停止计数中断逻辑电路、启动停止状态锁存器、计数器Q19-Q16锁存器、计数器Q15-Q8锁存器、计数器Q7-Q0锁存器、自检计数器Q7-Q0锁存器、按键状态锁存器、输出选择逻辑电路和输出多路选择器；所述启动停止逻辑电路的输入端与所述脉冲整形电路的输出端连接，所述启动停止逻辑电路的启动信号输出端分为两路，第一路与所述20位加法计数器的输入端连接，第二路与所述启动停止状态锁存器的输入端连接；所述启动停止逻辑电路的停止信号输出端分为三路，第一路与20位加法计数器的输入端连接，第二路与启动停止状态锁存器的输入端连接，第三路与停止计数中断逻辑电路的输入端连接，所述停止计数中断逻辑电路的输出端为中断信号输出端；所述启动停止状态锁存器的输出端与所述输出多路选择器的一个输入端连接；时钟信号分别与所述20位加法计数器以及8位加法计数器的输入端连接，清零信号分别与所述20位加法计数器以及8位加法计数器的输入端连接，自检信号与所述8位加法计数器的输入端连接；所述20位加法计数器的三个输出端分别经所述计数器Q19-Q16锁存器、计数器Q15-Q19锁存器、计数器Q7-Q0锁存器与所述输出多路选择器的三个信号输入端连接；8位加法计数器的输出端经所述自检计数器Q7-Q0锁存器与所述输出多路选择器的输入端连接，按键电路的输出端与所述按键状态锁存器的输入端连接，所述按键状态锁存器的输出端与所述输出多路选择器的输入端连接，微控制器的输出端经所述输出选择逻辑电路与所述输出多路选择器的输入端连接，所述输出多路选择器的输出端与所述微控制器的信号输入端连接。进一步的技术方案在于：所述计数逻辑电路使用7474带置位复位正触发双D触发器构成启动停止逻辑电路。进一步的技术方案在于：所述微控制器使用STC89C52RC型单片机。进一步的技术方案在于：所述接口模块为串行通信接口模块。进一步的技术方案在于：所述串行通信接口模块为RS232接口模块。进一步的技术方案在于：所述RS232接口模块使用MAX3232型芯片。进一步的技术方案在于：所述显示电路使用LCD1602型液晶显示模块。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述测速仪通过设置数据采集模块以及输出传输模块，可实现测试控制、结果显示、数据存储、距离设置、远端操作、测试数据传输等功能，提高霍普金森压杆实验的自动化水平和测试效率，大大减轻测试人员的工作量。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是现有技术中霍普金森压杆实验装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例中所述测速仪的原理框图；图3是本专利技术实施例中激光电源电路的原理图；图4是本专利技术实施例中脉冲整形电路的原理图；图5是本专利技术实施例中计数逻辑电路的原理图；图6是本专利技术实施例中启动、停止逻辑电路的原理图；图7是本专利技术实施例中微控制器、显示电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于霍普金森压杆实验的智能测速仪，其特征在于：包括5V电源模块、激光发射管电源电路、两个激光发射管、启动光电接收管、停止光电接收管、脉冲整形电路、计数逻辑电路、微控制器、按键电路、显示电路和接口模块，所述电源模块的输出端分为两路，第一路与所述激光发射管电源电路的电源输入端连接，第二路与激光发射管之外的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源；所述激光发射管电源电路的电源输入端与所述激光发射管的电源输入端连接，用于为所述激光发射管提供工作电源；一个激光发射管与启动光电接收管相对应，另一个激光发射管与停止光电接收管相对应；所述光电接收管用于接收激光发射管发射的激光信号；所述光电接收管的信号输入端与所述脉冲整形电路的信号输入端连接，所述脉冲整形电路的信号输出端与所述计数逻辑电路的输入端连接；晶体振荡器为所述计数逻辑电路提供工作时钟；所述按键电路与所述计数逻辑电路的信号输入端连接，用于输入控制命令；所述计数逻辑电路与微控制器之间双向连接；所述显示电路与所述微控制器的信号输出端连接，用于显示微控制器输出的数据；所述接收模块与所述微控制器双向连接，用于将所述测速仪与数据采集处理系统连接到一起，进行数据的交互。...

【技术特征摘要】
1.一种用于霍普金森压杆实验的智能测速仪，其特征在于：包括5V电源模块、激光发射管电源电路、两个激光发射管、启动光电接收管、停止光电接收管、脉冲整形电路、计数逻辑电路、微控制器、按键电路、显示电路和接口模块，所述电源模块的输出端分为两路，第一路与所述激光发射管电源电路的电源输入端连接，第二路与激光发射管之外的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源；所述激光发射管电源电路的电源输入端与所述激光发射管的电源输入端连接，用于为所述激光发射管提供工作电源；一个激光发射管与启动光电接收管相对应，另一个激光发射管与停止光电接收管相对应；所述光电接收管用于接收激光发射管发射的激光信号；所述光电接收管的信号输入端与所述脉冲整形电路的信号输入端连接，所述脉冲整形电路的信号输出端与所述计数逻辑电路的输入端连接；晶体振荡器为所述计数逻辑电路提供工作时钟；所述按键电路与所述计数逻辑电路的信号输入端连接，用于输入控制命令；所述计数逻辑电路与微控制器之间双向连接；所述显示电路与所述微控制器的信号输出端连接，用于显示微控制器输出的数据；所述接收模块与所述微控制器双向连接，用于将所述测速仪与数据采集处理系统连接到一起，进行数据的交互。2.如权利要求1所述的用于霍普金森压杆实验的智能测速仪，其特征在于：所述激光发射管电源电路包括二极管D1-D2和电阻R，所述二极管D1的正极接+5V电源，所述二极管D1的负极与所述二极管D2的正极连接，所述二极管D2的负极经所述电阻R与所述激光发射管的电源输入端连接。3.如权利要求1所述的用于霍普金森压杆实验的智能测速仪，其特征在于：脉冲整形电路包括两个结构相同的脉冲整形模块，电阻R1与电阻R2的结点为所述脉冲整形模块的信号输入端，所述脉冲整形模块的一个信号输入端与其中的一个所述光电接收管的集电极连接，该光电接收管的发射极接地，电阻R1的另一端接+5V电源，电阻R2的另一端接地，所述电阻R1与电阻R2的结点与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的集电极接+5V电源，所述三极管Q1的发射极分为两路，第一路经电阻R3接地，第二路与三极管Q2的基极连接，电阻R4的一端接+5V电源，电阻R4的另一端分为两路，第一路与三极管Q3的基极连接，第二路与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极经电阻R5接地；所述三极管Q3的集电极分为两路，第一路与+5V电源连接，第二路经电容C10接地；三极管Q3的发射极分为两路，一路与所述脉冲整形模块的信号输出端，另一路经电阻R6接地。4.如权利要求1所述的用于霍普金森压杆实...

【专利技术属性】
技术研发人员：李嘉雯，李志宁，
申请(专利权)人：李嘉雯，
类型：发明
国别省市：河北,13