一種光敏面靶的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種光敏面靶，用于高速碰撞試驗(yàn)過程中對飛行物體進(jìn)行測量和分析，屬于碰撞試驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中對碰撞試驗(yàn)進(jìn)行測量和分析的系統(tǒng)并不多，例如:
[0003]現(xiàn)有技術(shù)一:專利申請?zhí)枮?01410441054.1公開的名稱為《一種新型的滾石沖擊碰撞試驗(yàn)系統(tǒng)》的實(shí)用新型申請，其本身采用了加載架、加載電機(jī)、絲桿升降機(jī)、測力傳感器、彈簧加載套、導(dǎo)向套、彈簧導(dǎo)向桿、彈簧、試件加載頭、試件夾具、氣缸、試件碰撞板、支架和高速攝像機(jī)等設(shè)備，其數(shù)據(jù)采集主要依靠高速攝像機(jī)采集圖像，而且由于滾石本身速度并不高，所以據(jù)實(shí)用新型人推斷，該系統(tǒng)不能應(yīng)用于高速飛行物體的碰撞試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集工作。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)二:專利申請?zhí)枮?01410195084.9公開的名稱為《軌道車輛實(shí)車對撞試驗(yàn)系統(tǒng)》的實(shí)用新型申請，采用安裝有專用軟件的中央控制臺、發(fā)射器和擺放在同一鋼軌上實(shí)車和模擬車等結(jié)構(gòu)，模擬車面向?qū)嵻嚨囊欢藦耐獾絻?nèi)順序安裝勻力板和測力傳感器陣列，該端部側(cè)面懸臂安裝撞擊測速裝置和高速攝影裝置；在撞擊試驗(yàn)過程中:模擬車靜止，發(fā)射器在有效行程內(nèi)對實(shí)車進(jìn)行加速，實(shí)車經(jīng)過一定距離的無動力自由滑行后與靜止在軌道上的模擬車發(fā)生碰撞，實(shí)車自由滑行的距離至少為發(fā)射器有效行程的1.1倍；實(shí)車與模擬車發(fā)生碰撞時(shí)的試驗(yàn)撞擊速度為設(shè)定撞擊速度的1-2倍，最低的試驗(yàn)撞擊速度不低于每小時(shí)25公里；給模擬車配置發(fā)射器后，能夠?qū)崿F(xiàn)在同一軌道上兩運(yùn)動物體的相向或追尾的撞擊試驗(yàn)。在該試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)的過程中，其采用高速攝影裝置與測力傳感器陣列進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，技術(shù)方案本身不能對飛行的物體進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，而且其技術(shù)方案也不涉及對飛行物體的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，也不能識別出飛行物體穿越激光面靶的瞬時(shí)位置。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)三:專利申請?zhí)枮?01410432159.0公開的名稱為《一種具有聲光復(fù)合定位自動報(bào)靶的射擊訓(xùn)練裝置》的實(shí)用新型申請，其主要采用有靶架本體(1)、靶標(biāo)(2)、激光光源(3)、光敏感器(4)、聲波傳感器(5)和聲光復(fù)合信號處理電路板(6)。靶標(biāo)(2)置于靶架本體(I)的前面板上，聲波傳感器(5)安裝在靶架本體(I)的四周，激光光源(3)安裝在靶架本體(I)的上面板或者下面板，光敏感器(4)安裝在激光光源(3)的掃描范圍里。該實(shí)用新型采用了聲波與激光光幕相結(jié)合的自動報(bào)靶方式，聲波覆蓋全部靶標(biāo)的定位，激光光幕覆蓋使用率最高的光-聲重疊區(qū)域定位，取長補(bǔ)短，能保證在靶標(biāo)損耗的情況下不漏報(bào)，報(bào)靶精度高。但該技術(shù)方案并不涉及對面靶的改進(jìn)和設(shè)計(jì)，所以仍有進(jìn)一步改進(jìn)的空間。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)四:專利號為201020613673.1公開的名稱為《一種監(jiān)測橋梁結(jié)構(gòu)相對位移的激光裝置》的實(shí)用新型專利，由多個(gè)相鄰的箱體組成，每個(gè)箱體由一基座固定于監(jiān)測點(diǎn)底部，箱體外部是封裝罩，在箱體內(nèi)部基座下方固定一個(gè)雙向鉸鏈，雙向鉸鏈連接一根連桿，連桿下方連接一夾具，夾具夾住一個(gè)激光發(fā)射器，激光發(fā)射器對準(zhǔn)封裝罩前面板的通孔，前面板的通孔對準(zhǔn)相鄰箱體封裝罩背板上的激光標(biāo)靶，標(biāo)靶上有光敏傳感器接收激光發(fā)射器信號。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，傳感誤差易控制；被測量的兩點(diǎn)之間不需要任何連接，布設(shè)方便；能夠直接測量結(jié)構(gòu)上滿足通視條件的任意兩點(diǎn)之間的相對位移；監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)與同步性。但與現(xiàn)有技術(shù)三一樣，該激光裝置的技術(shù)方案并不涉及對面靶的改進(jìn)和設(shè)計(jì)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]為了能夠識別出高速碰撞試驗(yàn)中飛行物體的穿越面靶時(shí)的穿越位置，本實(shí)用新型提供了一種光敏面靶。
[0008]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來具體實(shí)現(xiàn):
[0009]一種光敏面靶，包括外框、激光發(fā)射和接收陣列、信號采集與處理設(shè)備，其中所述激光發(fā)射和接收陣列至少為兩組，并且兩組激光發(fā)射和接收陣列之間交叉布置在所述外框上，每組所述激光發(fā)射和接收陣列的激光接收端與所述信號采集與處理設(shè)備連接。
[0010]所述激光發(fā)射和接收陣列位于同一平面上。
[0011]所述激光接收端是由若干個(gè)激光接收元件并排組成的光敏元件，每個(gè)激光接收元件能夠在接收到激光束照射后產(chǎn)生光敏信號以高電平輸出，在沒有接收到激光束照射時(shí)輸出低電平，每個(gè)激光接收元件的輸出信號送入所述信號采集與處理設(shè)備。
[0012]所述激光接收端的光敏器件可以采用光敏電阻，例如光敏傳感器PT550A5C。
[0013]進(jìn)一步的，所述外框采用矩形設(shè)計(jì)，矩形結(jié)構(gòu)是外框的最優(yōu)方案。
[0014]進(jìn)一步優(yōu)選的，兩組所述激光發(fā)射和接收陣列安裝在外框的兩組對邊上。
[0015]更進(jìn)一步優(yōu)選的，兩組所述激光發(fā)射和接收陣列垂直交叉布置。
[0016]進(jìn)一步的，所述外框采用六邊形設(shè)計(jì)，優(yōu)選為正六邊形，三組所述激光發(fā)射和接收陣列安裝在六邊形結(jié)構(gòu)的三組對邊上。
[0017]外框采用正六邊形時(shí)，三組所述激光發(fā)射和接收陣列呈60°夾角交叉布置。
[0018]所述信號采集與處理裝置對接收到的信號進(jìn)行放大、調(diào)制和處理之后以數(shù)字形式輸出。
[0019]所述信號采集與處理裝置包括:光敏器件、放大調(diào)理板、主控單片機(jī)、無線信號發(fā)射板等，其中每個(gè)所述光敏器件輸出電流至放大調(diào)理板，經(jīng)過放大調(diào)理板的放大和調(diào)理后的電流信號輸送至主控單片機(jī)，再由所述主控單片機(jī)處理后發(fā)送給無限信號發(fā)射板。
[0020]每組所述激光發(fā)射和接收陣列由激光發(fā)射端和激光接收端組成，所述激光發(fā)射端的激光發(fā)射元件與所述激光接收端的激光接收元件一一對應(yīng)，并且所述激光發(fā)射元件、所述激光接收元件間隔均勻分布。
[0021]在高速碰撞試驗(yàn)中，采用激光面靶作為高速碰撞試驗(yàn)中飛行物體的靶目標(biāo)，當(dāng)飛行物體穿越激光面靶的光學(xué)靶面時(shí)，橫縱交織的激光光束部分阻斷，被阻斷的激光束對應(yīng)的激光接收元件輸出低電平，未阻斷的激光束對應(yīng)的激光接收元件輸出高電平，從而使信號采集與處理設(shè)備接收到的信號發(fā)生變化，計(jì)算機(jī)接收到信號采集與處理設(shè)備的輸出信號后，進(jìn)而識別出飛行物體穿越激光面靶的瞬時(shí)相對位置。
[0022]本實(shí)用新型具有以下有益效果:通過簡單的結(jié)構(gòu)框架即可實(shí)現(xiàn)對高速碰撞試驗(yàn)中飛行物體的著靶位置、飛行速度和飛行方向進(jìn)行檢測。
[0023]一種利用所述光敏面靶測量物體著靶位置的方法，采用至少一個(gè)所述光敏面靶，所述光敏面靶的激光接收端均連接到所述信號采集與處理設(shè)備，并且所述信號采集與處理設(shè)備上集成有計(jì)時(shí)器，當(dāng)有飛行物體穿過所述光敏面靶時(shí)，記錄穿越時(shí)間tl，同時(shí)記錄飛行物體穿越所述光敏面靶的瞬時(shí)相對位置數(shù)據(jù)X1、yl，測定所述光敏面靶的中心位置X、y，通過這些數(shù)據(jù)計(jì)算得到飛行物體的著靶位置。
[0024]一種利用所述光敏面靶測量物體飛行方向和速度的方法，采用至少兩個(gè)所述光敏面靶，兩個(gè)所述光敏面靶間隔設(shè)置在同一直線上并且兩個(gè)所述光敏面靶的表面平行，兩個(gè)所述光敏面靶的激光接收端均連接到所述信號采集與處理設(shè)備，并且所述信號采集與處理設(shè)備上集成有計(jì)時(shí)器，當(dāng)有飛行物體先后穿過兩個(gè)所述光敏面靶時(shí)，分別記錄時(shí)間tl和t2，同時(shí)記錄飛行物體穿越兩個(gè)光敏面革E的瞬時(shí)相對位置數(shù)據(jù)xl、yl、x2、y2，測定兩個(gè)所述光敏面靶之間的距離L，通過這些數(shù)據(jù)計(jì)算得到飛行物體的飛行速度和飛行方向。
[0025]由于飛行物體一般會遠(yuǎn)大于光敏面靶上相鄰兩個(gè)激光發(fā)射和接收單元之間的距離，在進(jìn)行判斷xl、yl、x2、y2時(shí)，根據(jù)飛行物體的首次觸發(fā)值進(jìn)行計(jì)算。
[0026]上述測量方法，可以實(shí)現(xiàn)對飛行物體的著靶位置、飛行速度和飛行方向進(jìn)行測定，框架結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，并且可以保證測量的精度。
【附圖說明】
[0027]下面根據(jù)附圖和實(shí)施