一种高速撞击毁伤时刻的测量装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高速撞击毁伤时刻的测量装置和方法，其中，所述装置包括：依次连接的荧光光纤传感器、耦合器、光电探测器、信号预处理与识别模块、标准时刻获取模块、以及、信号采集与处理模块；光电探测器，用于将经荧光光纤传感器输出、耦合器耦合后的光信号转化为电信号；信号预处理与识别模块，用于对电信号进行预处理与识别，输出识别结果；信号采集与处理模块，用于根据识别结果对计数器数值和标准时刻获取模块输出的标准时刻进行融合，并对误差进行修正，计算得到高速撞击毁伤时刻。本发明专利技术所述的方案可以应用于武器攻防、空间碎片测量等高速撞击毁伤参数测量中，能满足高速撞击毁伤测量特殊工况的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种高速撞击毁伤时刻的测量装置和方法
本专利技术属于高速撞击毁伤测量
，尤其涉及一种高速撞击毁伤时刻的测量装置和方法。
技术介绍
随着武器攻防、空间碎片测量等领域中研究的不断深入，涉及高速撞击的工况越来越多，精确测定高速撞击过程中的撞击毁伤时刻、撞击速度、毁伤位置等参数具有非常重要的意义。高速撞击过程中会在极短的时间内产生强烈的电磁辐射、热效应和剧烈形变，这些特性为高速撞击毁伤参数测量带来很多困难。电类传感器极易因电磁辐射产生的干扰而失效；普通传感器无法适应热效应和剧烈形变产生的高温高压的测量环境，也无法满足高速撞击极短的作用时间对传感器响应速度的要求。此外，发生在大气层空间和太空中的高速撞击，对测量装置的可重复使用性、功耗等均有很高的要求。周庭伊等在发表于2012年的《一种海上飞行目标过靶实况观测系统的设计》一文中，利用遥测末制导雷达信息作为高速摄像循环记录的停止触发信号；又如张荣等在2013年发布的专利《一种格栅网靶炮弹侵深测试装置》中采用电缆通断作为高速相机的采集触发信号。这两种方法中的信号易受电磁干扰影响，电缆易发生断路或短路，致使信息链路失效或产生错误信号。并且这两项专利均采用电类传感器，在强电磁干扰下极易失效，仅供地面使用，在大气层和太空中使用局限性很大。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种高速撞击毁伤时刻的测量装置和方法，应用于武器攻防、空间碎片测量等高速撞击毁伤参数测量中，能满足高速撞击毁伤测量特殊工况的要求。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种高速撞击毁伤时刻的测量装置，包括：荧光光纤传感器、耦合器、光电探测器、信号预处理与识别模块、标准时刻获取模块、以及、信号采集与处理模块；其中，荧光光纤传感器布设在高速撞击区域内，所述荧光光纤传感器的至少一端与耦合器连接；荧光光纤传感器，用于将热能或动能转换为光信号，将所述光信号传输至耦合器；耦合器，用于对所述光信号进行耦合后输出至光电探测器；光电探测器，用于将经所述耦合器耦合处理后的光信号转换为电信号；信号预处理与识别模块，用于对所述电信号进行预处理与识别，将识别结果发送至信号采集与处理模块；标准时刻获取模块，用于在接收到所述信号采集与处理模块发送的请求消息时，向所述信号采集与处理模块提供标准时刻；信号采集与处理模块，用于向所述标准时刻获取模块发送请求消息，获取标准时刻；在接收到所述标准时刻时，同步启动计数器开始计时；根据所述信号预处理与识别模块发送的识别结果，控制计数器的停止，获取计数器的计数值；根据计数器的计数值和计数器的计数间隔确定时延，并基于所述标准时刻和时延，计算得到高速撞击毁伤时刻，并输出。在上述高速撞击毁伤时刻的测量装置中，所述荧光光纤传感器为：具有受热发光或受压发光的固有特性的光纤传感器，在受热或受压时产生光脉冲信号。在上述高速撞击毁伤时刻的测量装置中，所述荧光光纤传感器为单根或多根；所述单根或多根荧光光纤传感器在高速撞击区域内往复排布，覆盖高速撞击测量区域；所述单根或多根荧光光纤传感器的排布间距小于高速撞击毁伤区域预估直径。在上述高速撞击毁伤时刻的测量装置中，信号预处理与识别模块，用于：对所述电信号进行放大和滤波处理；采用高速比较器，将所述放大和滤波处理后的电信号与预设阈值进行比较；若所述放大和滤波处理后的电信号大于所述预设阈值，则初步判定发生了高速撞击事件，同步向所述信号采集与处理模块发送触发信号。在上述高速撞击毁伤时刻的测量装置中，信号预处理与识别模块，还用于：采用高速采样电路对所述经放大和滤波处理后的电信号进行采集，并，在检测到触发信号时，提取电信号变化特征；将提取的电信号变化特征与典型高速撞击信号变化特征进行对比识别；若提取的电信号变化特征与所述典型高速撞击信号变化特征相一致，则二次确认发生了高速撞击事件，向所述信号采集与处理模块发送用于指示发生高速撞击事件的第一字符串；否则，向所述信号采集与处理模块发送用于指示未发生高速撞击事件的第二字符串；其中，高速采样电路的采样率F满足：F>10MHz。在上述高速撞击毁伤时刻的测量装置中，所述信号采集与处理模块在根据所述信号预处理与识别模块发送的识别结果，控制计数器的停止，获取计数器的计数值时，包括：当接收到所述触发信号时，控制计数器停止计时，并获取计数器此时的计数值；对计数器进行清零操作，并关闭计数器。在上述高速撞击毁伤时刻的测量装置中，所述信号采集与处理模块，还用于：在所述根据计数器的计数值和计数器的计数间隔确定时延之前，判断所述信号预处理与识别模块发送的字符串类型；若所述信号预处理与识别模块发送的字符串类型为第一字符串，则执行所述根据计数器的计数值和计数器的计数间隔确定时延；若所述信号预处理与识别模块发送的字符串类型为第二字符串，则结束。在上述高速撞击毁伤时刻的测量装置中，所述信号采集与处理模块在根据计数器的计数值和计数器的计数间隔确定时延，并基于所述标准时刻和时延，计算得到高速撞击毁伤时刻，并输出时，包括：通过如下公式(1)确定时延τ2：τ2＝τ1×N·······公式(1)其中，N表示计数器的计数值，τ1表示计数器的计数间隔；确定高速撞击毁伤测量区域与测量装置之间的距离s，通过如下公式(2)，计算得到信号传播时间τ3：τ3＝s/V·······公式(2)其中，V表示光在光纤介质中的传播速度；确定标准时刻T1，根据如下公式(3)，计算得到高速撞击毁伤时刻T2：T2＝T1+τ2-τ3······公式(3)输出高速撞击毁伤时刻T2。本专利技术还公开了一种高速撞击毁伤时刻的测量方法，包括：在高速撞击区域内布设荧光光纤传感器，并连接荧光光纤传感器、耦合器、光电探测器、信号预处理与识别模块、标准时刻获取模块和信号采集与处理模块；其中，所述荧光光纤传感器覆盖高速撞击测量区域；通过信号采集与处理模块向所述标准时刻获取模块发送请求消息，获取标准时刻；并同步开启计数器，计数器从0开始计数；接收荧光光纤传感器传输的光信号，经所述耦合器对光信号进行耦合后发送至光电探测器，并通过光电探测器将耦合后的光信号转换为电信号；通过信号预处理与识别模块对所述电信号进行预处理与识别，将识别结果发送至信号采集与处理模块；通过信号采集与处理模块，根据所述信号预处理与识别模块发送的识别结果，控制计数器的停止，获取计数器的计数值；根据计数器的计数值和计数器的计数间隔确定时延，并基于所述标准时刻和时延，计算得到高速撞击毁伤时刻，并输出。在上述高速撞击毁伤时刻的测量方法中，所述通过信号采集与处理模块，根据所述信号预处理与识别模块发送的识别结果，控制计数器的停止，获取计数器的计数值；根据计数器的计数值和计数器的计数间隔确定时延，并基于所述标准时刻和时延，计算得到高速撞击毁伤时刻，并输出，包括：通过如下公式(1)确定时延τ2：τ2＝τ1×N·······公式(1)其中，N表示计数器的计数值，τ1表示计数器的计数间隔；确定高速撞击毁伤测量区域与测量装置之间的距离s，通过如下公式(2)，计算得到信号传播时间τ3：τ3＝s/V·······公式(2)其中，V表示光在光纤介质中的传播速度；确定标准时刻T1，根据如下公式(3)，计算得到高速撞击毁伤时刻T2：T2＝T1+τ2-τ3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速撞击毁伤时刻的测量装置，其特征在于，包括：荧光光纤传感器、耦合器、光电探测器、信号预处理与识别模块、标准时刻获取模块、以及、信号采集与处理模块；其中，荧光光纤传感器布设在高速撞击区域内，所述荧光光纤传感器的至少一端与耦合器连接；荧光光纤传感器，用于将热能或动能转换为光信号，将所述光信号传输至耦合器；耦合器，用于对所述光信号进行耦合后输出至光电探测器；光电探测器，用于将经所述耦合器耦合处理后的光信号转换为电信号；信号预处理与识别模块，用于对所述电信号进行预处理与识别，将识别结果发送至信号采集与处理模块；标准时刻获取模块，用于在接收到所述信号采集与处理模块发送的请求消息时，向所述信号采集与处理模块提供标准时刻；信号采集与处理模块，用于向所述标准时刻获取模块发送请求消息，获取标准时刻；在接收到所述标准时刻时，同步启动计数器开始计时；根据所述信号预处理与识别模块发送的识别结果，控制计数器的停止，获取计数器的计数值；根据计数器的计数值和计数器的计数间隔确定时延，并基于所述标准时刻和时延，计算得到高速撞击毁伤时刻，并输出。

【技术特征摘要】
1.一种高速撞击毁伤时刻的测量装置，其特征在于，包括：荧光光纤传感器、耦合器、光电探测器、信号预处理与识别模块、标准时刻获取模块、以及、信号采集与处理模块；其中，荧光光纤传感器布设在高速撞击区域内，所述荧光光纤传感器的至少一端与耦合器连接；荧光光纤传感器，用于将热能或动能转换为光信号，将所述光信号传输至耦合器；耦合器，用于对所述光信号进行耦合后输出至光电探测器；光电探测器，用于将经所述耦合器耦合处理后的光信号转换为电信号；信号预处理与识别模块，用于对所述电信号进行预处理与识别，将识别结果发送至信号采集与处理模块；标准时刻获取模块，用于在接收到所述信号采集与处理模块发送的请求消息时，向所述信号采集与处理模块提供标准时刻；信号采集与处理模块，用于向所述标准时刻获取模块发送请求消息，获取标准时刻；在接收到所述标准时刻时，同步启动计数器开始计时；根据所述信号预处理与识别模块发送的识别结果，控制计数器的停止，获取计数器的计数值；根据计数器的计数值和计数器的计数间隔确定时延，并基于所述标准时刻和时延，计算得到高速撞击毁伤时刻，并输出。2.根据权利要求1所述的高速撞击毁伤时刻的测量装置，其特征在于，所述荧光光纤传感器为：具有受热发光或受压发光的固有特性的光纤传感器，在受热或受压时产生光脉冲信号。3.根据权利要求1所述的高速撞击毁伤时刻的测量装置，其特征在于，所述荧光光纤传感器为单根或多根；所述单根或多根荧光光纤传感器在高速撞击区域内往复排布，覆盖高速撞击测量区域；所述单根或多根荧光光纤传感器的排布间距小于高速撞击毁伤区域预估直径。4.根据权利要求1所述的高速撞击毁伤时刻的测量装置，其特征在于，信号预处理与识别模块，用于：对所述电信号进行放大和滤波处理；采用高速比较器，将所述放大和滤波处理后的电信号与预设阈值进行比较；若所述放大和滤波处理后的电信号大于所述预设阈值，则初步判定发生了高速撞击事件，同步向所述信号采集与处理模块发送触发信号。5.根据权利要求4所述的高速撞击毁伤时刻的测量装置，其特征在于，信号预处理与识别模块，还用于：采用高速采样电路对所述经放大和滤波处理后的电信号进行采集，并，在检测到触发信号时，提取电信号变化特征；将提取的电信号变化特征与典型高速撞击信号变化特征进行对比识别；若提取的电信号变化特征与所述典型高速撞击信号变化特征相一致，则二次确认发生了高速撞击事件，向所述信号采集与处理模块发送用于指示发生高速撞击事件的第一字符串；否则，向所述信号采集与处理模块发送用于指示未发生高速撞击事件的第二字符串；其中，高速采样电路的采样率F满足：F>10MHz。6.根据权利要求4所述的高速撞击毁伤时刻的测量装置，其特征在于，所述信号采集与处理模块在根据所述信号预处理与识别模块发送的识别结果，控制计数器的停止，获取计数器的计数值时，包括：当接收到所述触发信号时，控制计数器停止计时，并获取计数器此时的计数值；对计数器进行清零操作，并关闭计数器。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：徐宇新，杨勇，朱炜炜，胡常青，曾笑尘，范慧佳，孙巧英，胡宇，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11