阅读说明：本技术 一种用于冲击片***的飞片速度测量平台 (Flying piece speed measuring platform for impact piece detonator ) 是由 赵新 李莎 贺瑞 余思思 于 2019-10-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于冲击片雷管的飞片速度测量平台,该工装包括产品固定环、激光对准件、产品支撑杆、产品支撑底座、两个光纤固定块、光纤、光纤搭载平台。产品固定环、产品支撑杆以及产品支撑底座用于对激光对准件进行固定和支撑,光纤固定块、光纤搭载平台用于对光纤进行固定和位置调整。通过调节光纤搭载平台的旋钮,使光纤的末端与激光对准件的小孔对准,并借助激光验证卡验证激光通路与小孔同轴,用冲击片雷管替换激光对准件,完成光纤对准。对激光发射/接收器采集到的反射信号进行解算,利用多普勒效应,求得飞片实时速度。本发明具有操作简易、测量精度高、可重复性高以及成本低廉的特点。(The invention discloses a flying piece speed measuring platform for an impact piece detonator. The product fixing ring, the product supporting rod and the product supporting base are used for fixing and supporting the laser alignment part, and the optical fiber fixing block and the optical fiber carrying platform are used for fixing and adjusting the position of the optical fiber. The tail end of the optical fiber is aligned with the small hole of the laser alignment piece by adjusting the knob of the optical fiber carrying platform, the laser passage is verified to be coaxial with the small hole by the aid of the laser verification card, the laser alignment piece is replaced by the impact sheet detonator, and optical fiber alignment is completed. And resolving the reflected signal acquired by the laser transmitter/receiver, and solving the real-time speed of the flyer by using the Doppler effect. The invention has the characteristics of simple operation, high measurement precision, high repeatability and low cost.)

一种用于冲击片***的飞片速度测量平台

技术领域

本发明涉及测量领域，具体涉及高速飞行的微型物体速度测量领域，尤其涉及对冲击片***飞片速度进行测量的平台，将激光信号照射到高速飞行的微型物体表面，通过采集反射回的激光信号，利用多普勒效应，求得微型物体实时速度。

背景技术

冲击片***是固体火箭发动机直列式点火系统的核心换能元件，飞片实时速度是评估冲击片***输出能量的重要依据。现有的测量方法是通过手持方式或用简易的夹具分别夹住冲击片***和光纤，调整两者的相对位置，使光纤末端对准冲击片***的输出小孔，通过采集从飞片上反射回来的激光信号，利用多普勒效应，求得飞片飞行速度。由于冲击片***输出小孔和光纤的尺寸均较小，利用简易夹持装置+ 人眼识别的方式，容易造成光纤对准精度不高，且该方式仅能确保飞片飞行路径与激光通路有交叉点，不能保证激光通路和小孔同轴，两者之间甚至存在一定的夹角，夹角越大，采集系统采集到的信号强度越弱，越容易被噪声淹没，进而导致解算出的飞片速度误差偏大；另一方面，在对每一发冲击片***进行飞片速度测量时，均需要耗费较大时间和精力去进行光纤对准，对于一批次几十发甚至上百发冲击片***的飞片测速任务，光纤对准工作量显然比较大。

除此之外，对于较为脆弱的光纤而言，长时间的对准操作，很容易造成光纤损坏，在一定程度上也增加了测试成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于冲击片***的飞片速度测量平台，了克服现有飞片速度测量技术存在的对准难度大、精度不高、可重复性差以及成本相对较高等缺陷，具有操作简易、测量精度高、可重复性高以及成本低廉的特点。

为实现上述发明目的而采用的技术方案如下所述：

一种用于冲击片***的飞片速度测量平台，包括由产品固定环、激光对准件、产品支撑杆和产品支撑底座组成的产品支撑模块，以及由光纤固定块、光纤和光纤搭载平台组成的光纤支撑模块，其特征在于：所述产品支撑杆分别与产品固定环和产品支撑底座连接；产品固定环与激光对准件或冲击片***连接；两个光纤固定块表面设有半圆形凹槽将光纤可靠固定，光纤搭载平台上设有调节旋钮，能够对放置在其上面的两个光纤固定块进行上下、前后及左右调节，进而调整光纤的位置，使沿光纤通过的激光能顺利穿过激光对准件中心区域的通孔。

上述用于冲击片***的飞片速度测量平台中，产品固定环采用超硬铝材质，在其外环面中心区域，沿径向设置有M3的外螺纹，用于与产品支撑杆连接，产品固定环的内环设置M10的内螺纹，用于与激光对准件或冲击片***进行连接；

上述用于冲击片***的飞片速度测量平台中，激光对准件采用超硬铝材质，且设置有M10的外螺纹，激光对准件的中心区域设置有直径0.5mm的通孔，孔深远超孔径；

上述用于冲击片***的飞片速度测量平台中，在进行激光对准时，激光对准件的外螺纹与产品固定环连接，当激光验证卡上出现圆形激光光斑时，激光通路与通孔同轴，此时将激光对准件取掉，更换成同为M10螺纹接口的冲击片***；

上述用于冲击片***的飞片速度测量平台中，产品支撑杆采用不锈钢材质，两端均设置有M3的外螺纹，可分别与产品固定环和产品支撑底座上对应的M3内螺纹连接；

上述用于冲击片***的飞片速度测量平台中，产品支撑底座采用不锈钢材质，其外轮廓为直径40mm的圆盘，且在其中心区域设置有 M3的内螺纹，用于与产品支撑杆连接；

上述用于冲击片***的飞片速度测量平台中，两个光纤固定块外轮廓尺寸完全相同，均采用超硬铝材质，在相邻面沿中心轴方向均设置有一半圆形凹槽，该凹槽的直径为1mm，与凹槽相对的两个光纤固定块另一面，设置有M2的螺纹孔将两个光纤固定块紧固，进而实现光纤固定；

上述用于冲击片***的飞片速度测量平台中，光纤内芯直径为 0.5mm，用于传输激光，外层为橡胶套，外径为1mm，实现对内芯的保护。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明所述用于冲击片***的飞片速度测量平台中，产品固定环、激光对准件、产品支撑杆、光纤固定块等结构设计均较为简易，材料选取为价格低廉的超硬铝和不锈钢，材料成本和加工成本均相对较低，而光纤搭载平台也是实验室常见的小型载物台，成本也不高，因此，整套工装成本相对较低。

2、本发明在进行激光对准时，采用螺纹方式将激光对准件与产品固定环连接，通过调节光纤搭载平台的旋钮，调整激光对准件的小孔和光纤的相对位置，并借助激光验证卡上的斑点来进行对准确认，整个操作较为简单，同时，一旦相对位置调整完成，对整个批次的冲击片***飞片速度测试时，几乎不再需要进行对准操作，只需要将冲击片***通过螺纹接口与产品固定环螺纹连接即可，因此，具有操作简单、重复性好的优点。

3、本发明中，由于激光对准件的小孔深度远大于孔径，因此，一旦校准完成，即可实现激光通路与小孔很高的同轴度，保证反射回的激光信号较强，飞片速度测量精度较高。

4、对于不同螺纹尺寸的冲击片***，只需按照螺纹尺寸重新加工产品固定环和激光对准件即可，其他零件完全不用更改，因此，该发明具有通用性较强的优点。

附图说明

图1是本发明一个具体实施例的结构示意图。

图2是对本发明进行激光对准时的示意图，此时激光验证卡10 上出现圆形亮斑11，表明光纤7已经与激光对准件3对准。

图3是将图1中的激光对准件3换成冲击片发火管12的结构示意图，用于开展飞片测速。

附图标号是：1－产品支撑底座，2－产品支撑杆，3—激光对准件，4—产品固定环，5—螺纹孔，6—光纤固定块，7—光纤，8—光纤固定块，9—光纤搭载平台，10—激光验证卡，11—圆形亮斑，12 —冲击片***。

具体实施方式

参见附图1所示，本发明所述用于冲击片***12的飞片速度测量平台包括产品产品支撑底座1、产品支撑杆2、激光对准件3、固定环4、两个光纤固定块6和8、光纤7、光纤搭载平台9。产品固定环4、产品支撑杆2以及产品支撑底座1用于对激光对准件3进行固定和支撑，两个光纤固定块6和8、光纤搭载平台9用于对光纤7进行固定和位置调整。

产品固定环4、产品支撑杆2以及产品支撑底座1用于对激光对准件3进行固定和支撑，激光对准件3作为冲击片***12的模拟件，与冲击片***12具有相同的M10螺纹接口，且在其中心区域有直径 0.5mm的通孔，使沿光纤7通过的激光从该通孔里穿过，而冲击片***12的中心区域同样有直径0.5mm小孔，当其工作时，飞片从该小孔飞出；

两个光纤固定块6和8、光纤搭载平台9用于对光纤7进行固定和位置调整，其中两个光纤固定块6和8能够利用其表面的半圆形凹槽将光纤7可靠固定，光纤搭载平台9上有调节旋钮，能够对放置在其上面的两个光纤固定块6和8进行上下、前后及左右调节，进而调整光纤7的位置，使沿光纤7通过的激光能顺利穿过激光对准件3中心区域的通孔，当激光对准件3另一端放置的激光验证卡上出现圆形光斑时，即证明激光通路与激光对准件3的通孔已经对准；

将激光对准件3从产品固定环4上取下，换成相同螺纹尺寸的冲击片***12，当冲击片***12工作时，从其中心区域飞出的飞片将沿激光光路飞行，通过采集飞片反射回的激光信号，利用多普勒效应，即可求得飞片飞行速度。

产品固定环4外环面中心区域，沿径向设置有M3的外螺纹，用于与产品支撑杆2连接，产品固定环4的内环设置有M10的内螺纹，用于与激光对准件3或冲击片***12进行连接。

激光对准件3设置有M10的外螺纹，在轴心区域设置有直径 0.5mm的通孔，且孔深远超孔径。

产品支撑杆2两端均设置有M3的外螺纹，分别用于与产品固定环4和产品支撑底座1连接。

产品支撑底座1外轮廓为直径为40mm的圆盘，且在其中心区域设置有M3的内螺纹。

光纤固定块6的下表面和光纤固定块8的上表面沿中心轴方向均设置有一半圆形凹槽，该凹槽的直径为1mm，在凹槽面的对侧设置有M2的螺纹通孔，将光纤固定块6和8紧贴，并借助M2的螺纹孔将光纤固定块6和8紧固，进而实现光纤7固定。

光纤7内芯直径为0.5mm，用于传输激光，外层为橡胶套，外径为1mm，实现对内芯的保护。

光纤搭载平台8上设置有调节旋钮，能够对光纤搭载平台8进行上下、前后、左右调节，进而对放置在其上方的光纤固定块6和8进行位置调整。

【应用实例】

采用本发明所述用于冲击片***12的飞片速度测量平台测量飞片实时速度的方法按以下步骤实现：

第一步，将产品支撑杆2分别与产品固定环4、产品支撑底座1 进行螺纹连接，并放置于试验台上；

第二步，将激光对准件3与产品固定环4进行螺纹连接；

第三步，将光纤7放置于光纤固定块6的半圆形凹槽内，使光纤待对准的一端伸出光纤固定块约10mm，将两个光纤固定块6、8紧贴，保证两个固定块的凹槽能将光纤7夹紧，用M2的长螺钉将光纤固定块6和8进行螺纹连接；

第四步，将两个光纤固定块6、8上下叠放于光纤搭载平台9上，保证光纤固定块6的凹槽面朝下，光纤固定块8的凹槽面朝上，调整固定块方位，使光纤对准端朝向激光对准件3；

第五步，调节光纤搭载平台9上面的旋钮，使光纤对准端靠近激光对准件3的小孔；

第六步，将与光纤7相连的激光发射/接收器打开，在激光对准件3的另一端放置一激光验证卡10，通过不断调节光纤搭载平台9 的旋钮，直至激光验证卡上出现一圆形亮斑11，如图2所示，此时激光通路即与激光对准件3的通孔同轴；

第七步，将激光对准件3从产品固定环4上取下，并将待测冲击片***12安装到产品固定环4上，在此过程中要保证产品支撑底座 1位置保持不变，安装完成如图3所示；

第八步，打开激光发射/接收器，对冲击片***12施加特定脉冲能量，使其工作，此时将从冲击片***12输出小孔飞出高速飞片，激光发射/接收器将采集到激光反射信号，基于多普勒效应，对反射信号进行解算，求得飞片实时速度。