轻气炮活塞的位置、速度与加速度测量系统及测量方法技术方案

本发明专利技术公开了轻气炮活塞的位置、速度与加速度测量系统及测量方法，属于超高速碰撞加载技术领域，其中测量系统包括轻气炮、电磁感应传感器以及信号处理装置；轻气炮包括依次相连的发射机构、泵管、锥段和发射管；泵管内同轴容置含有铁磁性材料的活塞，发射机构通过驱动活塞压缩泵管内气体，使发射管内的弹丸射出；两个以上电磁感应传感器沿泵管轴向按设定距离间隔设置于泵管外侧；信号处理装置与电磁感应传感器信号连接。该测量系统不需要对轻气炮的泵管进行开孔，不降低轻气炮泵管的密闭性和完整性，提高了实验的安全性。提高了实验的安全性。提高了实验的安全性。

【技术实现步骤摘要】
轻气炮活塞的位置、速度与加速度测量系统及测量方法


[0001]本专利技术属于超高速碰撞加载
，具体涉及轻气炮活塞的位置、速度与加速度测量系统及测量方法。

技术介绍

[0002]在实验室条件下，轻气炮作为超高速碰撞主要加载实验技术被广泛应用于航天器防护、小行星碰撞、动能武器研制等领域，对测试高应变率下材料的响应力学、化学等特性研究工作具有重要意义。近年来，轻气炮以其弹丸形状、材料、尺寸的灵活适配性、加载及发射速度易调整性等优势成为该领域最为通用的高速、超高速试验加载单元。
[0003]尤其在航天器防护领域，由于空间碎片和航天器都处于超高速飞行状态，空间碎片对航天器的碰撞会导致结构的损伤甚至破坏；为研究航天器不同防护方案的实际效果，需要在地面进行模拟实验，常通过爆轰驱动的方式，产生高速加载移动的弹丸，并使弹丸与防护结构进行撞击实验，来模拟防护方案对空间碎片的防护性能。
[0004]二/三级轻气炮通过活塞将泵管中的氦气/氢气等驱动气体压缩至高温高压状态，压缩气体破膜后，将弹丸加速到高速状态，可用于航天器防护、高超声速武器以及行星本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.轻气炮活塞的位置、速度与加速度测量系统，其特征在于，包括轻气炮、电磁感应传感器以及信号处理装置；所述轻气炮包括依次相连的发射机构、泵管、锥段和发射管；所述泵管内同轴容置含有铁磁性材料的活塞，所述发射机构通过驱动所述活塞压缩所述泵管内气体，使所述发射管内的弹丸射出；两个以上所述电磁感应传感器沿所述泵管轴向按设定距离间隔设置于所述泵管外侧；所述信号处理装置与所述电磁感应传感器信号连接；当所述活塞压缩气体时，所述活塞从所述泵管靠近发射机构的一端运动到靠近锥段的一端，两个以上所述电磁感应传感器依次产生电信号，所述信号处理装置能够记录所述电信号，并根据所述电信号以及所述电磁感应传感器之间的所述设定距离计算所述活塞的位置、速度与加速度。2.根据权利要求1所述的轻气炮活塞的位置、速度与加速度测量系统，其特征在于，所述泵管由多段炮管沿轴向依次拼接而成，在每两个所述炮管的拼接位置设置一个电磁感应传感器。3.根据权利要求1所述的轻气炮活塞的位置、速度与加速度测量系统，其特征在于，所述铁磁性材料与所述泵管的内壁不接触。4.根据权利要求2所述的轻气炮活塞的位置、速度与加速度测量系统，其特征在于，所述活塞包括橡胶制的活塞头部和所述铁磁性材料制的质量块；所述活塞头部与所述泵管的内壁滑动配合；所述质量块与所述活塞头部靠近所述发射机构的一端固接。5.根据权利要求4所述的轻气炮活塞的位置、速度与加速度测量系统，其特征在于，所述活塞还包括橡胶制的活塞尾部；所述活塞尾部与所述泵管的内壁滑动配合；所述质量块夹设于所述活塞头部与所述活塞尾部之间。6.根据权利要求4或5所述的轻气炮活塞的位置、速度与加速度测量系统，其特征在于，所述质量块为圆柱状，且直径小于所述泵管的内径。7.根据权利要求1
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5任意一项所述的轻气炮活塞的位置、速度与加速度测量系统，其特征在于，所述电磁感应传感器包括漆包线和环形磁铁；所述漆包线绕制成圆环状，并固接于所述环形磁铁的内壁或外壁，且所述漆包线与所述信号处理装置信号连接；所述环形磁铁的两个端面分别为N极与S极，且所述环形磁铁套设于所述泵管的外周侧。8.轻气炮活塞的位置、速度与加速度测量方法，其特征在于，基于权利要求4~6任意一项所述的轻气炮活塞的位置、速度与加速度测量系统，包括以下步骤：步骤一：所述发射机构驱动所述活塞从所述泵管靠近发射机构的一端运动到靠近...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文近，张庆明，龙仁荣，陈利，任健康，胡鑫，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：