一种半拦截式高速微粒的速度测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种半拦截式高速微粒的速度测量装置，包括第一电路回路和第二电路回路，第一电源、第一中间夹有绝缘膜的对电极板、第一电阻串联形成第一电路回路；第二电源、第二中间夹有绝缘膜的对电极板、第二电阻串联形成第二电路回路；一具有测量至少两路输入的电压检测装置，一路是与第一电阻并联，另一路与第二电阻并联；所述第一中间夹有绝缘膜的对电极板和第二中间夹有绝缘膜的对电极板对齐设置在一微粒运动路径上。本实用新型专利技术优点在于：能够实现在线测量、速度测量精度高、信噪比高、抗电磁干扰能力强、装置成本低、探测效率高。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种半拦截式高速微粒的速度测量装置。技术背景在涉及高速微粒的应用中，往往需要精确地测量高速微粒的速度，此处所说的 高速是指速度为千米/秒(km/s)量级及该量级以上。现有技术中，用于测量高速微粒速度的技术，比如公开号为CN2812008的专利 "一种前向散射激光测速装置"中公开的技术，该技术中通过收集微粒高速飞过位 于特定距离处的照明激光产生散射激光来测量微粒的达到时间，从而推算出微粒的 速度。但是，该文献公开的技术存在的不足在于散射激光的信号微弱，对信号处 理的要求高，使得仪器组成相对复杂，从而使仪器的成本高、可靠性较差。压电测 速是另外一种常使用的测量高速微粒速度的方法，该方法通过收集高速微粒撞击位 于特定距离处的钢性物体时产生的冲击波信号得到微粒的到达时间，然后推算出微 粒的速度，而微粒撞击到柔性物体或液体的时就无法收集到冲击波信号，也就无法 测量微粒的到达时间和推算微粒的速度。同时，微粒撞击压电材料产生的信号具有 较长的振荡周期，从而使得压电测速很难分辨到达时间相离很近的撞击信号，分辨 率较低。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是克服压电测速技术中存在的分辨率较低以及无 法测量高速微粒撞击到柔性或液体物质时的微粒速度和散射激光测速装置中仪器复 杂、可靠性低、成本高的不足，提供一种简单易行，测量精度高，信噪比高，抗电 磁干扰能力强，可靠性高的用于地面实验室和空间航天器测量的半拦截式高速微粒 的速度测量装置。为了达到上述目的，本技术采取如下的技术方案-一种半拦截式高速微粒的速度测量装置，包括第一电路回路和第二电路回路，其特征在于，还包括第一电源、第一中间夹有绝缘膜的对电极板、第一电阻串联形 成第一电路回路；第二电源、第二中间夹有绝缘膜的对电极板、第二电阻串联形成第二电路回路； 一具有测量至少两路输入的电压检测装置， 一路是与第一电阻并联， 另一路与第二电阻并联；所述第一中间夹有绝缘膜的对电极板和第二中间夹有绝缘膜的对电极板对齐设置在一微粒运动路径上。在上述技术方案中，进一步地，还可以包括第一分压电阻和第二分压电阻分别 串联在所述第一电路回路和第二电路回路中。在上述技术方案中，进一步地，所述电压检测装置是示波器。在上述技术方案中，所述第一中间夹有绝缘膜的对电极板和第二中间夹有绝缘 膜的对电极板结构相同，都是由两层是金属膜和夹在金属膜中间的绝缘膜组成。在上述技术方案中，进一步地，还包括第一支架和第二支架，所述两个支架分 别包括圆环状的夹子和底座固定在一起，所述第一中间夹有绝缘膜的对电极板和所 述第二中间夹有绝缘膜的对电极板分别夹持在所述第一支架和第二支架的圆环状的夹子上。在上述技术方案中，进一步地，所述第一电源和第二电源可以是合并在一起具 有两路供电的电源。与现有技术相比，本技术的有益效果是1. 中间夹有绝缘膜的对电极板很薄，等离子体导通的时间特别短， 一般可以小 于微秒(US),所以得到的时间信号的精度高，从而得到的速度测量的精度高；2. 能够实现在线测量，在应用的过程中，采用工艺上尽可能薄的中间夹有绝缘 膜的对电极板，微粒撞击并穿过中间夹有绝缘摸的对电极板仅损失很小的能量，即 微粒速度的测量对微粒速度的影响很小，或者进一步通过其它方法能够定量评估出 微粒高速撞击并穿过中间夹有绝缘膜的对电极板的过程对微粒速度的影响，能够很 好的满足高速微粒碰撞实验的要求；3. 本技术提取直流电路瞬时闭合/断开产生的大(mA量级甚至更高)电流/电压脉冲信号进行速度测量，信噪比高，抗电磁干扰能力强，有效探测面积可以做的尽可能大，探测效率高；4. 本技术容易实施，工艺简单，可靠性高，成本低。5. 本技术适合地面实验应用，由于其结构和输出信号形式简单，可靠性高, 尤其适合与空间航天器应用。附图说明图1是本技术进行高速微粒速度测量的原理示意图；图2是本技术实施例中的测量装置的一个电路回路的电路图；图3是本技术一实施例中的中间夹有绝缘膜的对电极板的结构示意图图4是本技术一实施例中的中间夹有绝缘膜的对电极板及其支架示意图；图5是本技术一实施例的电路图；图面说明l-5-6-7--中间夹有绝缘膜的对电极板 3——第一电源 3'——第二电源 -第一中间夹有绝缘膜的对电极板所在的位置s,点-第二中间夹有绝缘膜的对电极板所在的位置s2点-金属膜 8——绝缘膜-支架10—10，l卜is-17—-第 一 中间夹有绝缘膜的对电极板——第二中间夹有绝缘膜的对电极板-螺丝钉 12——第一底座 12'-螺孔 14——第一分压电阻 14'-第一电阻 15'——第二电阻 16--第二底座 -第二分压电阻-示波器-微粒运动的路线-具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细描述 本技术是利用高速(速度为km/s量级以上)微粒(直径在几十到几百微米 量级)撞击中间夹有绝缘膜的对电极板产生的等离子体瞬时导通原来处于断路状态 的电路，等离子体在很短时间内收集完，之后电路又成为断路状态，在这个过程中 形成瞬时电流/电压脉冲；通过电压或电流脉冲，得到微粒的到达距离固定的两个不 同位置处的时间信号，得到了时间，而两位置间的距离是可以测量出来的，利用飞 行时间法得到微粒速度的高速微粒的速度测量技术。如图1所示，高速微粒在tl时刻从Sl点撞击并穿过薄膜，高速微粒撞击薄膜 时在S1处会产生等离子体，在本技术中，所采用的薄膜是如图2所示的三明治 结构的薄膜，采用图4所示的电路把薄膜连接起来，在两金属层上加上适当的电压，就可以在两金属层之间形成合适的电场，当有等离子体产生的时候，原来处于短路 状态的电路就导通了，等离子体在很短时间内收集完，之后电路又成为断路状态， 在这个过程中形成瞬时电流/电压脉冲；在图5中，示波器上就会有一个电压脉冲信 号出现，这个电压脉冲信号就反映了高速微粒到达薄膜表面并从Sl点穿过的时间信 号tl。微粒从S1穿过后，其速度损失很小，继续运动，到达第二片薄膜(第二片 薄膜与第一片薄膜结构上完全一样，电路连接图也一样)，并穿过这片薄膜。这样微 粒到达第二片薄膜的时间信号也能够测量出来。两片薄膜之间的距离是一个固定值 也很容易确定，这样微粒的速度就可以求出来。如图5所示，半拦截式高速微粒的速度测量装置，由第一电路回路和第二电路 回路组成，还包括第一电源3、第一中间夹有绝缘膜的对电极板10、第一电阻15 串联形成第一电路回路；第二电源3'、第二中间夹有绝缘膜的对电极板10'、第二 电阻15'串联形成第二电路回路；具有测量两路输入的电压检测装置16， 一路是与 第一电阻15并联，另一路与第二电阻15'并联；所述第一中间夹有绝缘膜的对电 极板IO和第二中间夹有绝缘膜的对电极板10'对齐设置在微粒运动路径上。还包 括第一分压电阻14和第二分压电阻14'分别串联在所述第一电路回路和第二电路 回路中。所述电压检测装置16是示波器。所述第一中间夹有绝缘膜的对电极板和第 二中间夹有绝缘膜的对电极板结构相同，都是由两层是金属膜和夹在金属膜中间的 绝缘膜组成。第一支架和第二支架,所述两个支架分别包括圆环状的夹子和底座固定在一起， 所述第一中间夹有绝缘膜的对电极板和所述第二中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半拦截式高速微粒的速度测量装置，包括第一电路回路和第二电路回路；其特征在于，第一电源、第一中间夹有绝缘膜的对电极板、第一电阻串联形成第一电路回路；第二电源、第二中间夹有绝缘膜的对电极板、第二电阻串联形成第二电路回路；一具有测量至少两路输入的电压检测装置，一路是与第一电阻并联，另一路与第二电阻并联；所述第一中间夹有绝缘膜的对电极板和第二中间夹有绝缘膜的对电极板对齐设置在一微粒运动路径上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩建伟，李小银，李宏伟，张振龙，黄建国，全荣辉，蔡明辉，封国强，
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]