阅读说明：本技术 一种杠杆切割式冲击波能量无源测量传感器 (Lever cutting type shock wave energy passive measuring sensor ) 是由 林玉亮 祁子真 张玉武 陈荣 李翔宇 卢芳云 梁民族 李志斌 彭永 于 2019-11-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种杠杆切割式冲击波能量无源测量传感器。本发明由迎风球、摇杆、支撑杆、盖板、刀片、吸能构件、基座、活动螺栓组成,迎风球、支撑杆、盖板、刀片、基座的中心均位于摇杆的轴线上。迎风球、摇杆、盖板、基座在爆炸冲击波作用下不产生塑性变形,在冲击波作用下迎风球运动,通过摇杆带动刀片切割吸能构件,吸能构件产生断裂。测量摇杆的转动角度,计算得到刀片的切割嵌入位移,利用切割嵌入位移量和吸收能量之间的定量关系实现冲击波能量的无源定量测量。本发明结构简单、无需供电、布设方便、成本低、可重复使用,对不同强度的冲击波均有高响应灵敏度,解决了恶劣环境下难以定量测试对冲击波能量的技术难题。(The invention discloses a lever cutting type shock wave energy passive measuring sensor. The invention consists of a windward ball, a rocker, a support rod, a cover plate, a blade, an energy-absorbing component, a base and a movable bolt, wherein the centers of the windward ball, the support rod, the cover plate, the blade and the base are all positioned on the axis of the rocker. The windward ball, the rocker, the cover plate and the base do not generate plastic deformation under the action of the explosive shock wave, the windward ball moves under the action of the shock wave, the blade is driven by the rocker to cut the energy-absorbing component, and the energy-absorbing component is broken. And measuring the rotation angle of the rocker, calculating to obtain the cutting embedding displacement of the blade, and realizing passive quantitative measurement of the shock wave energy by utilizing the quantitative relation between the cutting embedding displacement and the absorbed energy. The invention has simple structure, no need of power supply, convenient layout, low cost and repeated use, has high response sensitivity to shock waves with different strengths, and solves the technical problem that the energy of the shock waves is difficult to quantitatively test in severe environment.)

一种杠杆切割式冲击波能量无源测量传感器

技术领域

本发明属于测量检测领域，具体涉及一种***产生的冲击波参数测量的传 感器，是一种利用材料摩擦、塑性变形和撕裂综合作用的吸能方式对***冲击 波能量进行测量的无源传感器。

背景技术

当***在空气中***时，瞬间产生高温、高压、高速的***产物，周围空 气直接受到***产物的作用，在***和空气的界面处***产物在空气中以极高 的速度向周围飞散，如同一个超音速活塞一样剧烈压缩相邻的空气介质，使其 压力、密度和温度阶跃式地升高，形成初始冲击波。空气冲击波是弹药***对 人员、设备和防护结构产生损伤和破坏效应的主要因素之一，因此对于冲击波 的分析和测试在军事领域和民用领域均有重要的意义。

测量******产生的冲击波的压力、冲量等参数的方法一般分为有源测量 和无源测量这两种。其中，有源测量主要是依靠各种电学传感器，电学传感器 测量技术已经相对成熟而且是现在最流行的测试方法，市场上已有各种各样的 高精度冲击波电测传感器，但是在一些自然环境比较恶劣的条件下，比如沙漠、 高原或者海岛等这些***试验环境相对比较复杂的情况下，存在无法布置精密 电测装置、或者成本非常高、或者布设难度很大等问题，这时采用电学传感器 进行有源测量就具有很大的局限性；此外，******过程中产生的电磁干扰可 能使电测传感器无法获取信号，或者所获取的信号杂乱无章、信噪比下降，后 续分析处理难度很大。因此，设计一种***冲击波参数无源测量传感器，从而 提高冲击波测量结果的可靠性和准确性，降低试验难度，成为本领域技术人员 亟待解决的问题。

在现有无源测量方法中，测量冲击波压力参数的方法主要有采用霍普金森 杆、自然效应物、等效靶板等方法。但是，霍普金森杆测量***冲击波波阵面 的压力存在系统过于复杂的缺点；自然效应物只能通过判断***冲击波过后松 木板断裂、玻璃破碎、小动物死亡等来定性测量冲击波的强度范围，属定性评 价，且不适合大量用于进行***毁伤威力场的评估；等效靶板法是通过测量靶 板在***试验后其变形或破坏程度来反推计算相应的超压和比冲量值，虽然等 效靶板法具有布置快速、成本低且不受寄生效应干扰的优点，但是等效靶板法 的缺点在于在实际实验中存在约束不够及其它方面因素(回弹、碰撞等)的影 响使得实验结果与理想情况下的变形有差距，以及靶板需要定期保养维护、测 量后处理程序比较繁琐等问题。

综上所述，现有测量方法至少存在如下技术问题：

1.现有电测有源传感器存在电磁干扰、成本昂贵、布线困难等难题，在相对 恶劣的自然环境中无法准确地测得冲击波能量。

2.现有大多数无源测量方法精度不够，而高精度无源测量存在很多缺陷，例 如测量后处理程序繁琐、测量系统复杂、需电测设备辅助测量等。

实际上，冲击波能量的无源测量可以通过某些材料的不可逆吸能变形(或 破坏)测量获得，常见不可逆变形包括塌陷、切削、扩径等，其中，切削式吸 能是材料切削法的一种，此方法吸收冲击能量的方式为刀片切削材料过程中的 塑性变形耗能、撕裂耗能和摩擦发热耗能。现有的研究表明，经过合理的设计， 刀片切割材料的变形模式和过程中的应力均较为平稳和可控，可制成性能优良 的缓冲吸能元件。此外，在技术指标上，刀片切割材料的过程中，产生的切削 力是恒定的，其吸收的能量与嵌入位移在准静态及动态加载条件下均成比较良 好的线性关系，这样的能量-嵌入位移对应特性，使其可以用于能量的定量测量。 选用不同性质的被切割材料，以及改变刀片切割深度(或截面尺寸)，可构成多 种规格的不同能量-变形位移精确对应的吸能结构，对不同强度的冲击波均能实 现比较精确的测量。同时，通过选择性能稳定、耐腐蚀的被切割材料，可制作 出结构稳定、性能可靠、可长期保存和使用的能量测量传感器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种杠杆切割式冲击波能量无源测量传感 器，利用杠杆原理提高传感器的灵敏度，解决现有有源测量方法采用的电测有 源传感器存在布线困难，电磁干扰等难题；弥补现有无源测量方法中，或测量 后处理程序繁琐、或测量系统复杂、或需电测设备辅助测量的缺点。所提供的 传感器具有结构简单、成本低、抗电磁干扰能力强、布设快速、后结果处理方 便、测量精度高等特点，可用于标准靶场、野外靶场以及其他更恶劣环境的炸 药***冲击波能量的测量，为冲击波参数测量提供一种新的测量工具。

本发明利用杠杆式刀片和吸能构件将冲击波能量定量转化为刀片对吸能构 件的切割嵌入位移，从而实现在***场冲击波能量的快速定量无源测量。

本发明由迎风球、摇杆、支撑杆、盖板、刀片、吸能构件、基座、活动螺 栓组成。定义迎风球靠近***点的一端为本发明的左端，远离***点的一端为 本发明的右端(此装置为左右对称，此处定义左端、右端仅供说明使用)。刀片、 吸能构件位于基座内，迎风球、支撑杆、盖板、刀片、基座的中心均位于摇杆 的轴线上。迎风球与摇杆通过迎风球底部的螺丝孔与摇杆上端的螺纹相连，摇 杆底部的卡槽卡住刀片。摇杆中部设置有N个滚动轴承，支撑杆穿过盖板上的 圆孔及滚动轴承的内孔来实现摇杆、支撑杆、盖板三者的连接与定位，通过调 节摇杆底端距离基座底面的高度使支撑杆穿过不同滚动轴承从而调节传感器的 灵敏度及量程。吸能构件底面紧贴基座半圆柱形凹槽的底面，通过胶水实现吸 能构件底面与基座半圆柱形凹槽的底面的固定。盖板通过活动螺栓固定在基座 上端，对基座上端面进行封装。使用本发明进行冲击波测量时基座通过活动螺 栓固定在外部支架(例如与地面固结的细长钢杆)上，以防止在测量过程中杠 杆切割式冲击波能量无源测量传感器的移动。

迎风球用于将空气中当地冲击波能量转换为自身的动能，以球型为宜，直 径D₁满足0.01m<D₁<0.3m；迎风球底部设置有螺丝孔，要求螺丝孔与摇杆上端 的螺纹相匹配即可，螺丝孔深度t₁为0.3D₁<t₁<0.7D₁。迎风球采用高强度合金材 料制成，材料满足迎风球在***冲击波作用下不产生塑性变形为原则，高强度 合金材料满足：屈服强度σ₁>200MPa，密度ρ₁>2g/cm³。

摇杆用于连接和固定迎风球和刀片，为圆柱型。摇杆直径D₂满足 0.003m<D₂<0.03m，摇杆长度L₂满足0.05m<L₂<0.5m；在摇杆中部加工有N个 滚动轴承，N满足3≤N≤12，使用时调节摇杆底端距离基座底面的高度使的高 度使支撑杆穿过不同滚动轴承从而调节传感器的灵敏度及量程，距摇杆底端最 近的滚动轴承的中心距离摇杆底面的长度为L₂₂，L₂₂满足0.2L₂<L₂₂<0.8L₂，且 0.6R₇<L₂₂<1.4R₇，其中R₇为基座中半圆柱形凹槽的半径，距摇杆底端最近的滚 动轴承的中心距离摇杆顶部的长度为L₂₁，L₂₁满足L₂₁＝L₂-L₂₂，此外各个滚动轴 承之间的中心距离L₂₃为0.1L₆₂<L₂₃<0.3L₆₂，其中L₆₂为吸能构件横截面的宽，轴 承内孔的直径d₂为0.4D₂<d₂<0.8D₂，且d₂满足d₂＝D₃，其中D₃为支撑杆的直径， 支撑杆通过***滚动轴承的内孔来实现与摇杆的连接；在摇杆上端加工有内螺 纹，螺纹部分的轴向长度t₂满足0.7t₁<t₂<2.0t₁，螺纹尺寸与迎风球底部螺丝孔匹 配，通过螺丝的拧紧实现迎风球与摇杆的固结；在摇杆底部加工有卡槽，通过 卡槽与刀片上端丁字头的相互卡位来固结刀片；摇杆外表面沿轴向加工有一根 浅刻槽标示线，用于采用量角器读数时判定摇杆的转动角度。摇杆采用高强度 合金材料制成，要求材料满足：屈服强度σ₂>200MPa，密度ρ₂>2g/cm³，基本原 则是摇杆受到冲击波作用时不产生塑性变形。

支撑杆用于支撑和固定摇杆，为圆柱型，插在盖板中部的矩形通孔内。支 撑杆直径D₃满足D₃＝d₂，长度L₃满足0.05m<L₃<0.5m；支撑杆采用高强度合 金材料制成，要求材料满足：屈服强度σ₃>200MPa，密度ρ₃>2g/cm³，基本原则 是在受到冲击作用和支撑摇杆转动的过程中不产生塑性变形。

盖板用于固定和密封摇杆、支撑杆、刀片、吸能构件，其形状与基座匹配 即可，外形为矩形薄板，盖板长度L₄满足0.05m<L₄<0.5m，宽度D₄满足D₄＝L₃， 厚度t₄满足1.4D₃<t₄<2.0D₃；盖板中部加工有矩形通孔，其中心与盖板中心重合， 矩形通孔的长度L₄₁满足0.1L₄<L₄₁<0.6L₄，宽度d₄₁满足1.1D₂<d₄₁<2.0D₂；沿盖 板宽度方向加工有圆形通孔，圆形通孔位于盖板长度方向侧面的中部，其截面 直径d₄₂满足d₄₂＝D₃；圆形通孔在竖起方向与摇杆中部的一个滚动轴承内孔平齐， 使得支撑杆既穿过圆形通孔又穿过一个滚动轴承。盖板四个角部加工有螺丝孔， 便于通过活动螺栓与基座相连。盖板采用高强度合金制成，要求材料满足：屈 服强度σ₄>200MPa，密度ρ₄>2g/cm³，基本原则是***载荷冲击时盖板不产生塑 性变形。盖板通过活动螺栓固定在基座的顶部，用于固定支撑杆，并封闭吸能 构件，防止其被***载荷直接冲击。盖板通过活动螺栓固定在基座上且实验后 拆卸活动螺栓和盖板，重新装载新的吸能构件，实现传感器的再次利用。

刀片用于切削吸能构件，为五边形薄片，其长度L₅满足0.8L₆₂<L₅<1.2L₆₂， 其中L₆₂为吸能构件的横截面宽度，刀片宽度D₅满足1.1D₂<D₅<2.0D₂，厚度t₅满足0.0005m<L₄<0.002m，刀片端部加工有丁字头，通过与摇杆底部的卡槽相 互卡位来实现刀片与摇杆的连接；刀片采用高强度合金制成，要求材料满足： 屈服强度σ₅>200MPa，密度ρ₅>2g/cm³，基本原则是切削吸能构件时刀片不产生 塑性变形。

吸能构件用于转换和吸收迎风球的动能，为2个等厚度的四分之一圆环体， 2个等厚度的四分之一圆环体固定于基座中半圆柱形凹槽内，以刀片为中心，弧 形朝内对称放置。吸能构件的横截面为正方形或长方形，横截面长为L₆₁满足0.02 m<L₆₁<0.2m，横截面的宽为L₆₂满足0.02m<L₆₂<0.2m，吸能构件外半径R₆满足R₆＝R₇，其中R₇为基座中半圆柱形凹槽的半径，内半径r₆满足r₆＝R₆–L₆₂。 吸能构件采用材质均匀、力学性能优良的材料制成，要求刀片在冲击波作用下 对吸能构件进行切削时，吸能构件可产生比较明显的断裂，并使刀片在其内有 比较明显的嵌入位移；要求吸能构件材料满足：屈服强度σ₆<1000MPa，密度 ρ₆<10g/cm³。

基座用于装载吸能构件和固定盖板，为长方体。基座长度L₇满足L₇＝L₄， 宽度D₇满足D₇＝D₄，高度t₇满足0.05m<t₇<0.5m；沿长度方向加工有一半圆柱形 凹槽，半圆柱形凹槽长度L₇₁满足0.4L₇<L₇₁<0.9L₇，宽度d₇满足1.0L₆₁<d₇<1.6L₆₁， 半圆柱形凹槽的半径R₇满足R₇＝0.5L₇₁；在基座上端面四个角部加工螺丝孔，便 于基座通过活动螺栓与盖板相连接。基座采用金属材料制成，要求材料满足： 屈服强度σ₇>100MPa，密度ρ₇>1g/cm³，基本原则是基座受到冲击波作用时不产 生塑性变形。

采用本发明进行***场冲击波能量测量的过程是：

在冲击波能量测量开始前，确保刀片和吸能构件紧密接触、盖板与基座紧 密接触；并确保吸能构件的圆心位于支撑杆的轴线上；确保吸能构件固定在基 座凹槽里，在测量中吸能构件与基座不发生相互移动；确保迎风球、刀片均固 结在摇杆上，测量过程中迎风球、摇杆、刀片三者的相对位置不发生变化；测 量前，通过调节摇杆底端距离基座底面的高度使支撑杆穿过不同滚动轴承从而 调节传感器的灵敏度及量程。将本发明整体牢固固定在外部支架上，并尽量保 证***点与本发明迎风球的连线垂直于支撑杆的轴线。外部支架为细长杆，材 料采用强度比较大的合金钢，支架直径和长度依据具体实验条件确定，支架下 端固定在大地或者较重的支座上。

迎风球和摇杆之间是否紧密接触可以直接观察判断；盖板和基座之间是否 紧密接触可以直接观察判断；刀片和吸能构件之间是否紧密接触可通过轻微晃 动摇杆来判断；基座与吸能构件间是否紧密连接可通过盖上盖板前直接观察判 断；并通过沿基座长度方向放置的量角器，以盖板中心垂直线为零线，记录下 初始时刻摇杆上浅刻槽标示线所对应的具体角度α₁(装配恰当时所对应角度为 0°)。

实验开始时，***点处发生***，产生的冲击波在空间进行传播，当冲击 波到达迎风球表面时，迎风球加载冲击波。冲击波的能量传递给迎风球，并转 化为迎风球的动能，迎风球通过摇杆带动刀片运动，刀片开始切削吸能构件并 嵌入吸能构件。

***冲击前，摇杆上标示线在量角器上的位置为α₁，经***冲击后，标示线 运动到α₂，通过量角器判读得到α₁和α₂，刀片嵌入吸能构件产生的位移量为 Δx＝(α₂-α₁)·(L₂₂+0.5L₅)(Δx单位为m)。判读时应确保刀片与吸能构件、吸能构 件与基座均紧密接触。采用气体驱动撞击技术(参阅:王金贵.气体炮原理及技 术[M].2001.p40-p54，p155-p177)标定出本发明的能量灵敏度系数为k(单位为 kg·m/s²)，根据位移量Δx和系数k计算得到吸能构件的塑性变形能E＝k·Δx，也 即获得了迎风球的动能。由于迎风球不会产生塑性变形，因此迎风球的动能就 是***点处******引起的空气冲击波传递给传感器的能量，从而实现冲击波 能量的快速无源定量测量。

实验结束后，通过将盖板的活动螺栓卸下更换新的吸能构件，从而实现传 感器的再次利用。

采用本发明可以达到以下技术效果：

1.本发明通过使用量角器判读摇杆上预先刻制的浅刻槽标示线位置的变化 读取摇杆转动的角度，计算得到刀片嵌入吸能构件的位移量Δx，根据能量灵敏 度系数可很方便地得到***场冲击波在传感器处的能量，完成***空气冲击波 能量的定量测量。

2.本发明的吸能构件可以采用不同材料、不同截面尺寸、不同结构形式等多 种形式构成，使得吸能构件可以形成较为丰富的规格，此外还可调整迎风球大 小、摇杆高度、刀片大小，以此实现对强度高、中、低的冲击波均有比较高的 响应灵敏度，从而能够适用于***近场、中场、远场冲击波能量的测量。

3.本发明具有结构简单，无需供电，布设使用方便，结果简单直观，使用成 本低，且可重复使用等特点。

附图说明

图1是本发明总体结构示意图。

图2是本发明受***冲击前的轴向剖视图。

图3是本发明受***冲击后的轴向剖视图。

图4是本发明摇杆2的示意图。

图5是本发明支撑杆3及盖板4的仰视三维示意图。

图6是本发明刀片5的三维示意图。

图7是本发明吸能构件横截面61示意图。

图8是本发明基座7的三维示意图。

附图标记说明：

1.迎风球，2.摇杆，21.滚动轴承，22.浅刻槽标示线，23.卡槽，3.支撑杆， 4.盖板，41.矩形通孔，42.圆形通孔，5.刀片，6.吸能构件，61.吸能构件横截面， 7.基座，71.凹槽，8.活动螺栓，9.***点。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解和实施本发明专利，下面结合附图及具体实 施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明总体结构示意图。如图1所示，本发明由迎风球1、摇杆2、 支撑杆3、盖板4、刀片5、吸能构件6、基座7、活动螺栓8组成。定义本发明 靠近***点9的一端为左端，定义本发明远离***点9的一端为右端。迎风球1 通过螺丝孔与螺纹匹配固定在摇杆2顶部，刀片5通过卡槽23固定在摇杆2底 部，摇杆2通过滚动轴承21与支撑杆3连接在一起，支撑杆3***圆形通孔42 与盖板4连接在一起，刀片5、吸能构件6位于基座7内，且吸能构件6通过胶 水固结在基座7的凹槽71内，盖板4通过活动螺栓8固定在基座7顶端，并对 基座7上端面进行封装。迎风球1、支撑杆3、盖板4、刀片5、基座7的中心 均位于摇杆2的轴线上，刀片5的两端面紧贴两侧的吸能构件6的端面。

图2是本发明受***冲击前的轴向剖视图。如图2所示，迎风球1为球形， 直径D₁满足0.01m<D₁<0.3m，迎风球1位于整个杠杆切割式冲击波能量无源测 量传感器的上端，用于承受外部冲击波冲击载荷。迎风球1底部加工有螺丝孔， 要求螺丝孔与摇杆2上端的螺纹相匹配，螺丝孔深度t₁为0.3D₁<t₁<0.7D₁，螺丝 孔深度直径满足让摇杆2***。迎风球1采用高强度合金材料制成，要求材料 满足：屈服强度σ₁>200MPa，密度ρ₁>2g/cm³，基本原则是迎风球1受到冲击波 作用时不产生塑性变形。

如图2及图4所示，摇杆2为圆柱形杆，直径D₂满足0.003m<D₂<0.03m， 长度L₂满足0.05m<L₂<0.5m；摇杆2两端面平行，在摇杆2上端加工有螺纹， 螺纹部分的轴向长度t₂为0.7t₁<t₂<2.0t₁，螺纹尺寸与迎风球1底部螺丝孔匹配， 通过螺丝的拧紧实现迎风球1与摇杆2的连接；在摇杆2底部加工有卡槽23， 通过卡槽23与刀片5上端丁字头间的相互卡位来固定刀片5；摇杆2用于当爆 炸载荷冲击迎风球1时，在迎风球1的带动下通过滚动轴承21绕支撑杆3开始 转动，同时通过摇杆2带动刀片5的转动。在摇杆2中部加工有N个滚动轴承21，且N满足3≤N≤12；滚动轴承21内孔的直径d₂为0.4D₂<d₂<0.8D₂，且d₂满足d₂＝D₃，其中D₃为支撑杆3的直径，支撑杆3通过***滚动轴承21的内孔 来实现与摇杆2的连接，距摇杆底端最近的滚动轴承21的中心距离摇杆2底面 的长度为L₂₂，长度L₂₂满足0.2L₂<L₂₂<0.8L₂，且0.6R₇<L₂₂<1.4R₇，其中R₇为基 座7中半圆柱形凹槽的半径，距摇杆底端最近的滚动轴承的中心距离摇杆顶部 的长度为L₂₁，L₂₁满足L₂₁＝L₂-L₂₂。各滚动轴承21中心间的距离L₂₃满足0.1L₆₂<L₂₃<0.3L₆₂，其中L₆₂为吸能构件6的横截面61的宽，滚动轴承21内孔的 直径d₂满足0.4D₂<d₂<0.8D₂；沿摇杆2轴向在摇杆2外侧面加工有一个浅刻槽 标示线22，用于采用量角器读数时判定摇杆2的转动角度。***冲击前，摇杆 2上浅刻槽标示线22所对应的具体角度为α₁(装配恰当时α₁为0°)。摇杆2采 用高强度合金材料制成，要求材料满足：屈服强度σ₂>200MPa(以其在***冲 击波作用下不产生塑性变形为原则)，密度ρ₂>2g/cm³。

如图1及图5所示，支撑杆3为圆柱形杆，直径D₃满足D₃＝d₂，长度L₃满足0.05m<L₃<0.5m；支撑杆3两端面平行，支撑杆3均匀地插在盖板4的 圆形通孔42内，支撑杆3用于支撑摇杆2。支撑杆3采用高强度合金材料制成， 要求材料满足：屈服强度σ₃>200MPa(以其在支撑摇杆2的过程中不产生塑性 变形为原则)，密度ρ₃>2g/cm³。

如图1及图5所示，盖板4为矩形薄板，长度L₄满足0.05m<L₄<0.5m， 宽度D₄满足D₄＝L₃，厚度t₄满足1.4D₃<t₄<2.0D₃，其中D₃为支撑杆3的直径。 盖板4采用高强度合金材料制成，要求材料满足：屈服强度σ₄>200MPa，密度 ρ₄>2g/cm³，基本原则是***载荷冲击时盖板4不产生塑性变形。盖板4通过活 动螺栓8固定在基座7的上端面，用于固定摇杆2，密封支撑杆3、刀片5、吸 能构件6。如图5所示，盖板4的中心加工有矩形通孔41，矩形通孔41的长度 L₄₁满足0.1L₄<L₄₁<0.6L₄，宽度d₄₁满足1.1D₂<d₄₁<2.0D₂，以保证摇杆2在转动时 不与盖板4直接接触；在盖板4长度方向侧面的中心沿盖板4宽度方向挖有圆 形通孔42，圆形通孔42截面直径d₄₂满足d₄₂＝D₃，圆形通孔42在竖起方向与摇 杆2中部的一个滚动轴承21内孔平齐，使得支撑杆3既穿过圆形通孔42又穿 过一个滚动轴承21。盖板4通过活动螺栓8进行固定和拆卸，从而能够重新装 载新的吸能构件6，实现传感器的再次利用。

如图1及图6所示，刀片5通过摇杆2底部卡槽23固定在摇杆2的底面， 用于切削吸能构件6。刀片5为五边形薄片，长度L₅满足0.8L₆₂<L₅<1.2L₆₂， 宽度D₅满足1.1D₂<D₅<2.0D₂，厚度t₅满足0.0005m<t₅<0.002m。刀片端部加 工有丁字头，通过与摇杆底部卡槽的相互卡位来实现刀片与摇杆的连接；刀片5 在两侧均加工有锋口，刀片5在摇杆2的带动下对吸能构件6进行切削并嵌入 吸能构件6，刀片5采用硬质合金制成，要求材料满足：屈服强度σ₅>200MPa， 密度ρ₅>2g/cm³，基本原则是切削吸能构件6时刀片不产生塑性变形。

如图2所示，吸能构件6为两块四分之一圆环体，2个四分之一圆环体固定 于基座中半圆柱形凹槽内，以刀片为中心，弧形朝内对称放置。四分之一圆环 体外半径R₆满足R₆＝R₇，内半径r₆满足r₆＝R₆–L₆₂；吸能构件横截面61示意图 如图7所示，吸能构件横截面61为正方形或长方形，吸能构件横截面61长L₆₁满足0.02m<L₆₁<0.2m，宽L₆₂满足0.02m<L₆₂<0.2m；通过胶水实现吸能构 件6与基座7的连接；吸能构件6采用材质均匀、力学性能优良的材料制成， 要求刀片5在摇杆2的带动下对吸能构件6进行切削并嵌入时，刀片5在吸能 构件6内可产生比较明显的嵌入位移；吸能构件6材料要求满足：屈服强度 σ₆<1000MPa，密度ρ₆<10g/cm³。

如图2及图8所示，基座7为长方体，长度L₇满足L₇＝L₄，宽度D₇满足 D₇＝D₄，高度t₇满足0.05m<t₇<0.5m。基座7用于固定吸能构件6，上面盖有盖板 4。基座7采用金属材料制成，要求材料满足：屈服强度σ₇>100MPa，密度 ρ₇>1g/cm³，要求基座7受到冲击波作用时不产生塑性变形。如图8所示，沿基 座7长度方向挖有一凹槽71，凹槽71为半圆柱形，凹槽71直径L₇₁满足0.4L₇<L₇₁< 0.9L₇，宽度d₇满足1.0L₆₁<d₇<1.6L₆₁，凹槽71的半径R₇满足R₇＝0.5L₇₁，半圆柱形凹槽71内固定有吸能构件6，2个四分之一圆环体固定于基座中半圆柱 形凹槽71内，以刀片5为中心，弧形朝内对称放置。

图3是本发明受***冲击后的轴向剖视图。如图3所示，***冲击后，浅 刻槽标示线22发生转动位移，即浅刻槽标示线22与盖板中心垂线的夹角增大， 通过量角器判读得到浅刻槽标示线22与盖板中心垂线所对应的夹角值α₂，则刀 片5嵌入吸能构件6的位移量为Δx＝(α₂-α₁)·(L₂₂+0.5L₅)。

将盖板4的活动螺栓8卸下可以更换新的吸能构件6，实现传感器的再次利 用。

以上实施范例仅为本发明的一种实施方式。其具体结构和尺寸可根据实际 需要进行相应的调整。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不 脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进(例如吸能构件选用由 多孔结构填充其它材料形成的复合材料等其它结构形式，将摇杆上的双向轴承 改成四向轴承以实现多方位的冲击波能量测量)，这些都属于本发明专利的保护 范围。