本实用新型专利技术公开了一种超高速微粒撞击实验多用途靶台，包括压电传感器、样品固定台、底座，还包括薄膜固定台、转轴和固定轴；其中，底座的上表面一端连接转轴，转轴与样品固定台通过固定轴连接在一起；底座的上表面的另一端连接薄膜固定台，薄膜固定台分两层，第一层固定在底座上，另一层通过螺丝固定在所述的第一层上，两层之间夹有薄膜；所述样品固定台面向薄膜固定台的一面安装有弹簧夹片，利用弹簧夹片固定样品；样品固定台上还钻有圆柱形孔，压电传感器套入所述圆柱形孔中，并与样品固定台上所固定的样品相接触。本实用新型专利技术实现对微粒超高速撞击信号的非拦截式、实时测量；能在实验的同时计算出微粒撞击在样品表面的具体位置。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
超高速微粒撞击实验多用途靶台
本技术涉及一种使用压电传感器测量微粒速度和利用薄膜穿孔确定微粒尺寸及撞击方向的组合装置，尤其适用于测量速度为1km/s以上直径为10um到1mm的超高速微粒的外观尺寸，撞击速度，撞击位置和撞击方向。
技术介绍
超高速微粒撞击实验是一种人工加速微粒到较高速度来撞击样品的地面实验，主要用于模拟太空中火箭残骸，陨石等所产生的微粒对航天器的影响。一般来说，飞行速度在1km/s以上的称为超高速。目前，利用压电传感器进行的超高速微粒速度测量主要是通过微粒初始发射信号和撞击靶台截止信号的时间差得出微粒飞行时间，然后用微粒飞行距离除以飞行时间来得到微粒速度。靶台的撞击信号由样品背面所接的压电传感器所给出。由于一般靶台样品背面只接一个压电传感器，因此只能给出单一的撞击信号，无法由撞击信号在线判断微粒撞击在样品表面的位置，从而降低了实验效率。此外超高速微粒撞击到样品上后即破碎飞溅开，一般的靶台只能通过样品上撞击坑尺寸估计微粒的尺寸，与该微粒的实际尺寸偏差较大。
技术实现思路
本技术的一个目的是实现对微粒撞击信号的非拦截式测量；本技术的另一个目的是根据位于样品四个边角处的4个压电传感器测量同一撞击信号的时间差以判断微粒在样品表面的撞击位置；本技术的再一个目的是通过薄膜穿孔记录下撞击在样品表面上微粒的外观尺寸；本技术还有一个目的是通过转轴粗略调整微粒撞击样品的角度，结合薄膜穿孔位置和撞击样品位置精确确定微粒入射角度。为了实现上述目的，本技术提供了一种超高速微粒撞击实验多用途靶台，包括压电传感器5、样品固定台8、底座13，还包括薄膜固定台2、转轴12和固定-->轴10；其中，所述的底座13的上表面连接转轴12，转轴12与样品固定台8通过固定轴10连接在一起；所述底座13上表面还连接薄膜固定台2，所述薄膜固定台2分两层，第一层固定在底座13上，另一层通过螺丝固定在所述的第一层上，两层之间夹有薄膜；所述样品固定台8面向薄膜固定台2的一面安装有弹簧夹片6，利用所述弹簧夹片6固定样品；所述薄膜固定台2的薄膜面与所述样品固定台8安装样品的面正对；所述样品固定台8上还钻有圆柱形孔，所述压电传感器5套入所述圆柱形孔中，并与样品固定台8上所固定的样品相接触。上述技术方案中，所述的压电传感器5有4个，在所述样品背面的4个角上对称分布。上述技术方案中，所述薄膜为有机薄膜，其厚度为微米量级。上述技术方案中，所述的压电传感器5通过传感器转接头11与传感器信号线9连接，将压电传感器5在微粒撞击时所收到的信号发送出去。上述技术方案中，所述转轴12可带动样品固定台8转动。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1、压电传感器位于样品背面，实现了不影响样品实验的微粒超高速撞击信号的非拦截式、实时测量。2、4个压电传感器对称分布在样品的四个角上，采用时间上最先的撞击信号作为微粒撞击截止信号，超高速微粒撞击的冲击波在样品上传播时间最短，给出的微粒飞行时间更准确。3、通过4个撞击信号间时间差，即能在实验的同时计算给出超高速微粒撞击在样品表面的具体位置，提高了实验效率。4、有机薄膜位于样品固定台前方短距离处，对超高速微粒的速度测量影响很小，而且能同时记录下穿透过的微粒的外观尺寸。5、通过调整转轴可以粗略调整超高速微粒在样品上的撞击角度，结合样品表面撞击坑位置和薄膜穿孔位置可以精确确定微粒入射角度。附图说明图1为本技术的超高速微粒撞击实验多用途靶台的测视图；图2为本技术的超高速微粒撞击实验多用途靶台中的薄膜固定台的正视图；图3为本技术的超高速微粒撞击实验多用途靶台中的样品固定台的正视-->图；图4为微粒入射角度的示意图；图5为微粒撞击在样品上的示意图。图面说明1 薄膜固定台螺丝 2 薄膜固定台 3 有机薄膜4 样品 5 压电传感 6 弹簧夹片7 弹簧夹片固定螺钉 8 样品固定台 9 传感器信号线10 固定轴 11 传感器转接头 12 底座转轴13 底座 14 有机薄膜穿孔 15 撞击坑16 中轴线 501 电传感 502 压电传感器503 压电传感器 504 压电传感器具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的说明。如图1所示，本技术的超高速微粒撞击实验多用途靶台包括：压电传感器5、样品固定台8、薄膜固定台2、底座13、转轴12和固定轴10。所述的底座13大致上是一个长方体，在底座13的一端连接圆柱形的转轴12，转轴12用于固定样品固定台8，底座13的另一端固定连接薄膜固定台2。样品固定台8和薄膜固定台2安装在底座13上时，应处于同一水平线上。样品固定台8和薄膜固定台2间的距离应远小于微粒的实际飞行距离，一般在5cm到10cm之间。如图3所示，所述的样品固定台8是一个板状的长方体，在样品固定台8的四个角附近对称地钻有四个圆柱形孔，孔的尺寸与所要用到的压电传感器的尺寸相同。将样品固定台8相对于薄膜固定台2的一面称为前表面，另一面为后表面。后表面通过固定轴10与转轴12连接，调整转轴12即可调整样品固定台8与底座13的中轴线间的角度。样品固定台8前表面的四个角上分别有四个弹簧夹片6，用于固定样品4。弹簧夹片6通过螺钉7固定在样品固定台8上。如图2所示，所述的薄膜固定台2为两层中空结构，两层结构中的一层固定在底座13上，另一层通过螺丝1固定在前一层上。两层之间夹有微米级厚度的有机薄膜。所述的螺丝1位于薄膜固定台2的四个角上，通过调整螺丝1可将有机薄膜夹紧在薄膜固定台2的两层间。-->在对微粒做撞击实验前，将正方形的样品4通过弹簧夹片6固定在样品固定台8的前表面。在样品固定台8的4个圆柱形孔中，分别装入压电传感器501、压电传感器502、压电传感器503和压电传感器504。各个压电传感器上的传感器转接头11连接传感器信号线9，传感器信号线9与外设的计算机数据采集端口相连，或者与一个示波器连接。在安装上述的四个压电传感器时，压电传感器前端平面微伸出样品固定台8的前表面，使压电传感器直接与台面上的样品4的背面接触。对本技术的超高速微粒撞击实验多用途靶台调试完毕后，超高速的微粒面向样品固定台8的前表面射入，穿过薄膜固定台2上的有机薄膜3，撞击在样品4上。如图5所示，微粒撞击在样品4上，形成撞击坑15，撞击坑15与四个压电传感器间的距离各不相同，因此，在撞击时，四个压电传感器感应到撞击的时间也就不同，从而在不同的时间向示波器或计算机数据采集端口发送信号，通过比较信号间的时间差，并结合压电传感器在样品背面的位置，可计算出撞击点在样品上的具体位置。示波器或计算机数据采集端口接收到四个压电传感器发出的信号后，从中选择时间最早的一个信号作为撞击截止信号，结合微粒发射的初始信号，就可计算出微粒的飞行时间。用飞行距离除以飞行时间即可本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超高速微粒撞击实验多用途靶台，包括压电传感器（５）、样品固定台（８）、底座（１３），其特征在于，还包括薄膜固定台（２）、转轴（１２）和固定轴（１０）；其中，所述的底座（１３）的上表面连接转轴（１２），转轴（１２）与样品固定台（８）通过固定轴（１０）连接在一起；所述底座（１３）上表面还连接薄膜固定台（２），所述薄膜固定台（２）分两层，第一层固定在底座（１３）上，另一层通过螺丝固定在所述的第一层上，两层之间夹有薄膜；所述样品固定台（８）面向薄膜固定台（２）的一面安装有弹簧夹片（６），利用所述弹簧夹片（６）固定样品；所述薄膜固定台（２）的薄膜面与所述样品固定台（８）安装样品的面正对；所述样品固定台（８）上还钻有圆柱形孔，所述压电传感器（５）套入所述圆柱形孔中，并与样品固定台（８）上所固定的样品相接触。
【技术特征摘要】
1、一种超高速微粒撞击实验多用途靶台，包括压电传感器(5)、样品固定台(8)、底座(13)，其特征在于，还包括薄膜固定台(2)、转轴(12)和固定轴(10)；其中，所述的底座(13)的上表面连接转轴(12)，转轴(12)与样品固定台(8)通过固定轴(10)连接在一起；所述底座(13)上表面还连接薄膜固定台(2)，所述薄膜固定台(2)分两层，第一层固定在底座(13)上，另一层通过螺丝固定在所述的第一层上，两层之间夹有薄膜；所述样品固定台(8)面向薄膜固定台(2)的一面安装有弹簧夹片(6)，利用所述弹簧夹片(6)固定样品；所述薄膜固定台(2)的薄膜面与所述样品固定台(8)安装样品的面正对；所述样品固定台(8)上还钻有圆...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩建伟，张振龙，黄建国，李小银，全荣辉，陈赵峰，
申请(专利权)人：中国科学院空间科学与应用研究中心，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]
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