一种飞行目标的撞击损伤过程测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种飞行目标的撞击损伤过程测量装置及测量方法，其中测量装置包括设置在目标表面的正交金属网；用于监测所述水平金属丝阵列中每根水平金属丝电平信号，并根据电平信号发生改变的时序确定折断水平金属丝的编号及折断时间的水平电信号处理模块；以及用于监测所述竖直金属丝阵列中每根竖直金属丝电平信号，并根据电平信号发生改变的时序确定折断竖直金属丝的编号及折断时间的竖直电信号处理模块。本发明专利技术通过金属网中金属丝电回路的通断，来判断某一时刻折断的金属丝；根据同一采样时刻确定的折断的金属丝构造的空间，能够确定空间碎片撞击飞行目标的位置及尺寸大小。

A Measuring Device and Method for Impact Damage Process of Flying Target

The invention relates to a measuring device and a measuring method for the impact damage process of a flying target, in which the measuring device includes an orthogonal metal mesh set on the target surface, and is used to monitor the level signal of each horizontal wire in the horizontal wire array, and to determine the number of the broken horizontal wire and the processing mode of the horizontal electric signal according to the time sequence when the level signal changes. A vertical electrical signal processing module for monitoring the level signal of each vertical wire in the vertical wire array and determining the number of the broken vertical wire and the breaking time according to the time sequence when the level signal changes. The invention judges the broken wire at a certain time by judging the electric circuit of the wire in the metal mesh, and determines the position and size of the space debris impacting the flying target according to the space constructed by the broken wire at the same sampling time.

【技术实现步骤摘要】
一种飞行目标的撞击损伤过程测量装置及测量方法
本专利技术涉及飞行目标的撞击损伤测量领域，尤其涉及一种飞行目标的撞击损伤过程测量装置及测量方法。
技术介绍
随着人类航天事业的迅速发展，空间碎片(人类遗弃的太空垃圾、微流星体等)日益增多。当空间碎片撞击到航天器，轻则使外壳受损，重则导致功能失灵甚至解体损毁。因此，需要实时测量航天器等目标被空间碎片等来袭物体撞击损伤的区域以评估目标损伤情况，同时也为分析来袭物体尺寸及速度等特征提供支持。目前，为了满足航天器在轨测量空间碎片的撞击损伤需求，采用了一种金属丝网测量方法，这种方法是在撞击事件发生以后，通过检测金属丝网的通断情况获得撞击位置尺寸信息。这种方法无法获得目标被撞击损伤的过程变化信息，而撞击损伤变化过程蕴含着来袭目标的尺寸及速度等重要信息。因此，针对以上不足，需要提供一种测量技术，以能够获得空间碎片等撞击航天器的撞击过程损伤变化信息，使其尤其适用于尺寸小，速度高并具有高实时性测量要求的飞行目标损伤测量。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术中只能在撞击事件发生后测量撞击位置尺寸信息，而无法获得撞击过程信息的缺陷，提供一种飞行目标的撞击损伤过程测量装置及测量方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种飞行目标的撞击损伤过程测量装置，包括：设置在目标表面的正交金属网；所述正交金属网由水平金属丝阵列与竖直金属丝阵列构成，水平金属丝阵列与竖直金属丝阵列中每根金属丝通过电源供电形成单独回路；用于监测所述水平金属丝阵列中每根水平金属丝电平信号，并根据电平信号发生改变的时序确定折断水平金属丝的编号及折断时间的水平电信号处理模块；以及用于监测所述竖直金属丝阵列中每根竖直金属丝电平信号，并根据电平信号发生改变的时序确定折断竖直金属丝的编号及折断时间的竖直电信号处理模块。在根据本专利技术所述的飞行目标的撞击损伤过程测量装置中，还包括目标损伤判定单元，用于根据折断水平金属丝和折断竖直金属丝的编号确定相应折断金属丝的位置，从而确定采样时刻目标的瞬时损伤位置；再根据折断金属丝构建的空间大小确定采样时刻飞行目标的瞬时损伤尺寸。在根据本专利技术所述的飞行目标的撞击损伤过程测量装置中，所述目标损伤判定单元还用于通过以下公式计算来袭物体的速度V：V＝Δd/Δt，其中，Δd表示水平金属丝阵列和竖直金属丝阵列的相邻层间距离，Δt表示水平金属丝阵列中第一根水平金属丝被击断和竖直金属丝阵列中第一根竖直金属丝被击断的时间差。在根据本专利技术所述的飞行目标的撞击损伤过程测量装置中，所述水平金属丝阵列包括所有金属丝均匀分布的水平金属丝阵列。在根据本专利技术所述的飞行目标的撞击损伤过程测量装置中，所述竖直金属丝阵列包括所有金属丝均匀分布的竖直金属丝阵列。在根据本专利技术所述的飞行目标的撞击损伤过程测量装置中，所述金属丝间距的范围被配置为目标尺寸的0.5-0.9倍。在根据本专利技术所述的飞行目标的撞击损伤过程测量装置中，所述正交金属网利用印刷电路工艺印制在薄膜上。本专利技术还提供了一种飞行目标的撞击损伤过程测量方法，基于上述任一项所述的飞行目标的撞击损伤过程测量装置实现，所述测量方法包括：将正交金属网铺设在飞行目标上，采用第一电平信号对正交金属网供电，实时监测每根金属丝的电平信号变化情况，并按时序记录电平信号由第一电平信号下降为第二电平信号以下低电平的金属丝编号，根据金属丝电平信号的改变确定目标的瞬时损伤位置及瞬时损伤尺寸。在根据本专利技术所述的飞行目标的撞击损伤过程测量方法中，根据金属丝电平信号的改变确定目标的瞬时损伤位置及瞬时损伤尺寸的方法包括：根据电平信号的改变识别采样时刻折断的相应水平金属丝和竖直金属丝，根据折断金属丝的位置确定采样时刻目标的瞬时损伤位置，根据折断金属丝构建的空间大小确定采样时刻目标的瞬时损伤尺寸。在根据本专利技术所述的飞行目标的撞击损伤过程测量方法中，所述目标的瞬时损伤位置至少包括折断的水平金属丝和竖直金属丝构造的内部空间，并且处于该内部空间外围相邻的金属丝构造的内部空间以内；所述目标的瞬时损伤尺寸至少包括折断的水平金属丝和竖直金属丝构造的空间尺寸，并且小于该空间外围相邻的金属丝构造的空间尺寸。实施本专利技术的飞行目标的撞击损伤过程测量装置及测量方法，具有以下有益效果：本专利技术构造了一个金属网，通过金属网中金属丝电回路的通断，来判断某一时刻折断的金属丝；根据同一采样时刻确定的折断的金属丝构造的空间，能够确定空间碎片撞击飞行目标的位置及尺寸大小。由于按时序记录发生电平信号变化的金属丝编号，因此能够据此相应的获得碎片撞击目标造成损伤的动态过程。本专利技术通过电回路信号的按时序变化过程，来获得碎片撞击目标的动态过程，实现了目标损伤的动态测量。附图说明图1为根据本专利技术飞行目标的撞击损伤过程测量装置的一个示例性示意图；图2为根据本专利技术飞行目标的撞击损伤过程测量装置或测量方法中，目标在某一时刻被撞击的位置和损伤尺寸的原理示意图；图3为在图2的基础上，目标在所述某一时刻的后续时刻被撞击的位置和损伤尺寸的变化原理图；图4为根据本专利技术飞行目标的撞击损伤过程测量装置的另一个示例性示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。具体实施方式一、本专利技术的第一方面，提供了一种飞行目标的撞击损伤过程测量装置，结合图1所示，包括：设置在目标表面的正交金属网；所述正交金属网由水平金属丝阵列2与竖直金属丝阵列3构成，水平金属丝阵列2与竖直金属丝阵列3中每根金属丝通过电源1供电形成单独回路；用于监测所述水平金属丝阵列2中每根水平金属丝电平信号，并根据电平信号发生改变的时序确定折断水平金属丝的编号及折断时间的水平电信号处理模块4；以及用于监测所述竖直金属丝阵列3中每根竖直金属丝电平信号，并根据电平信号发生改变的时序确定折断竖直金属丝的编号及折断时间竖直电信号处理模块5。本专利技术是为了能够动态的识别飞行目标被来袭物体，如碎片撞击造成损伤的过程而设计，它以正交金属网作为测量基础。由于金属丝在强烈的撞击下会发生折断，因此可利用每根金属丝的回路电压监测结果来判断金属丝的当前状态。记录金属丝的通断发生时刻，再据此推断出目标在某一时刻被撞击造成的损伤情况；结合不同时刻的金属丝折断情况，可以获得飞行目标被撞击损坏的动态过程。事实上，金属网可以是正交形式的，也可以是非正交形式的，但由于非正交形式的金属网在损伤位置及尺寸的确定过程中要损失一定的有效测量区域面积，因此，本专利技术中优选正交金属网。本实施方式中，将每根金属丝通过电源1供电形成单独的电回路，再对每一个电回路进行专门的监测，来判断金属丝的通断状态，能够保证监测结果的可靠性。电源1可以是5V电平电源。水平电信号处理模块4可以对水平金属丝电平信号进行一对一接收处理，竖直电信号处理模块5可以对竖直金属丝电平信号进行一对一接收处理。所述水平电信号处理模块4主要包括FPGA处理芯片和配套供电等外围电路模块。水平金属丝阵列中每一根金属丝的电平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行目标的撞击损伤过程测量装置，其特征在于包括：设置在目标表面的正交金属网；所述正交金属网由水平金属丝阵列与竖直金属丝阵列构成，水平金属丝阵列与竖直金属丝阵列中每根金属丝通过电源供电形成单独回路；用于监测所述水平金属丝阵列中每根水平金属丝电平信号，并根据电平信号发生改变的时序确定折断水平金属丝的编号及折断时间的水平电信号处理模块；以及用于监测所述竖直金属丝阵列中每根竖直金属丝电平信号，并根据电平信号发生改变的时序确定折断竖直金属丝的编号及折断时间的竖直电信号处理模块。

【技术特征摘要】
1.一种飞行目标的撞击损伤过程测量装置，其特征在于包括：设置在目标表面的正交金属网；所述正交金属网由水平金属丝阵列与竖直金属丝阵列构成，水平金属丝阵列与竖直金属丝阵列中每根金属丝通过电源供电形成单独回路；用于监测所述水平金属丝阵列中每根水平金属丝电平信号，并根据电平信号发生改变的时序确定折断水平金属丝的编号及折断时间的水平电信号处理模块；以及用于监测所述竖直金属丝阵列中每根竖直金属丝电平信号，并根据电平信号发生改变的时序确定折断竖直金属丝的编号及折断时间的竖直电信号处理模块。2.根据权利要求1所述的飞行目标的撞击损伤过程测量装置，其特征在于所述测量装置还包括：目标损伤判定单元，用于根据折断水平金属丝和折断竖直金属丝的编号确定相应折断金属丝的位置，从而确定采样时刻目标的瞬时损伤位置；再根据折断金属丝构建的空间大小确定采样时刻目标的瞬时损伤尺寸。3.根据权利要求2所述的飞行目标的撞击损伤过程测量装置，其特征在于，所述目标损伤判定单元还用于通过以下公式计算来袭物体的速度V：V＝Δd/Δt，其中，Δd表示水平金属丝阵列和竖直金属丝阵列的相邻层间距离，Δt表示水平金属丝阵列中第一根水平金属丝被击断和竖直金属丝阵列中第一根竖直金属丝被击断的时间差。4.根据权利要求1、2或3所述的飞行目标的撞击损伤过程测量装置，其特征在于：所述水平金属丝阵列包括所有金属丝均匀分布的水平金属丝阵列。5.根据权利要求4所述的飞行目标的撞击损伤过程测量装置，其特征在于：所述竖直金属丝阵列包括所有金...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳森，文雪忠，黄洁，李晶，姜林，赵长浩，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51