專利名稱：高速粒子沖擊測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測試個人勞動防護(hù)器具及各類玻璃等產(chǎn)品防高速粒子 沖擊性能的裝置，尤其適用于對眼鏡、眼罩、面罩、液晶屏等產(chǎn)品的抗沖擊性 能的測試。
背景技術(shù)：
眾所周知，對于眼鏡、眼罩、面罩、液晶屏等產(chǎn)品在制造過程中要對其進(jìn) 行防沖擊測試，以確保產(chǎn)品的使用安全性。現(xiàn)有的測試手段多采用落球撞擊或 擺球撞擊的方式，其沖擊速度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，現(xiàn)有技術(shù)中也出現(xiàn)采用壓縮空 氣來激發(fā)鋼球的測試裝置，但是由于其測試壓力較小，同樣不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB14866-2006有關(guān)個人用眼護(hù)具的測試標(biāo)準(zhǔn)，要求高速粒子 的直徑為6mm,速度最高為196mm/s,而現(xiàn)有設(shè)備都不能達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)，因此，這 使得生產(chǎn)的眼鏡、眼罩、面罩等產(chǎn)品的質(zhì)量得不到可靠的保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的就是提供一種能夠可靠地為個人勞動防護(hù)器具及各類玻璃等產(chǎn) 品提供沖擊測試的高速粒子沖擊測試裝置。
為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種高速粒子沖擊測試裝 置，它包括壓力激發(fā)單元、與所述的壓力激發(fā)單元輸出端相氣連通的導(dǎo)程管、 直徑與所述的導(dǎo)程管內(nèi)徑相適配用于在所述的導(dǎo)程管內(nèi)經(jīng)所述的壓力激發(fā)單元 的壓力驅(qū)動高速行進(jìn)的粒子，所述的導(dǎo)程管靠近所述的壓力激發(fā)單元的一端徑 向開設(shè)有粒子裝入口，所述的壓力激發(fā)單元包括空壓機(jī)、氣體輸入口與所述空 壓機(jī)的氣體輸出口相連接的增壓泵，所述的增壓泵將經(jīng)空壓機(jī)壓縮后的氣體再 升壓至設(shè)定壓力值后驅(qū)動經(jīng)所述的粒子裝入口裝入的粒子在導(dǎo)程管內(nèi)髙速前進(jìn) 以沖擊待測物品。
對上述技術(shù)方案的變化和解釋如下
1、 所述的增壓泵輸出的氣體壓力值在30BAR以上，從而可以完全滿足測 試的壓力要求。
2、 在所述的增壓泵與導(dǎo)程管之間還氣連通一用于存儲高壓氣體的儲氣筒以及控制儲氣筒的高壓氣體向?qū)С坦馨l(fā)送的發(fā)射電磁閥，通過一容量合適的儲氣 筒將增壓后的氣體儲存以備用，這樣在需要測試的時(shí)候，不需要每次都啟動增 壓泵，從而使用更方便。
3、 在所述的空壓機(jī)與增壓泵之間還連接有控制增壓的加壓電磁閥。 所述的測試裝置還包括用于測量儲氣筒內(nèi)的氣體壓力是否達(dá)到設(shè)定值的測
壓單元，所述的測壓單元包括與儲氣筒相連接的用于采樣增壓后的氣體壓力的 壓力變送器、與壓力變送器輸出端相電連接用于將壓力變送器輸出的模擬壓力 值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器、與A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端相電連接用于計(jì)算壓 力值的處理器。
所述的處理器一輸出端與所述的發(fā)射電磁閥相連接，所述的處理器用于控 制發(fā)射電磁閥的開啟與關(guān)閉從而控制壓力激發(fā)單元的激發(fā)時(shí)刻。
所述的處理器還與所述的加壓電磁閥相電連接，所述的處理器控制所述的 加壓電磁閥的開啟與關(guān)閉從而調(diào)節(jié)增壓泵的增壓大小。
通過設(shè)置測壓單元，對儲氣筒中的氣壓進(jìn)行釆樣，并由處理器計(jì)算出其壓 力值，測試者可根據(jù)具體情況設(shè)定壓力值，從而控制加壓電磁閥，使得增壓泵 輸出的氣體壓力達(dá)到設(shè)定值。
4、 所述的測量裝置還包括測速單元，所述的測速單元包括設(shè)置在所述的導(dǎo) 程管的另一端且相距設(shè)定距離的兩對發(fā)光二極管、與所述的發(fā)光二極管光耦合 并對接收信號進(jìn)行整形的整形電路、與整形電路輸出端相電連接的處理器，所 述的處理器根據(jù)接收的信號計(jì)算粒子的運(yùn)動速度。
所述的整形電路由髙速運(yùn)算放大器組成的電壓比較器并加入正反饋構(gòu)成的 施密特觸發(fā)器組成。
5、 所述的粒子的直徑為6mm,通過規(guī)定粒子的大小，以使之與國家標(biāo)準(zhǔn)要 求相一致。
由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明測量裝置采用壓力 驅(qū)動粒子使得粒子高速運(yùn)動以沖擊待測物品從而達(dá)到測試的目的，其利用壓縮 空氣驅(qū)動一個氣-氣增壓泵，以使空氣壓力可提高到測量標(biāo)準(zhǔn)，由于其都是利用 現(xiàn)有的空壓機(jī)及增壓泵，因此，比較容易實(shí)現(xiàn)，且制成成本較低，同時(shí)，由于 其可調(diào)節(jié)粒子在導(dǎo)程管中的高速運(yùn)動所需的髙壓力，因此，使得沖擊測量結(jié)果 更加可靠，保證了被測物品的質(zhì)量。


附圖1為本發(fā)明測試裝置原理框附圖2為本發(fā)明測試裝置電控部分電路原理其中1、壓力激發(fā)單元；11、空壓機(jī)；12、增壓泵；13、儲氣筒；14、發(fā)射電磁閥；15、加壓電磁閥；2、導(dǎo)程管；21、粒子裝入口； 3、粒子；4、測壓單元；41、壓力變送器；42、 A/D轉(zhuǎn)換器；43、處理器；5、測速單元；51、發(fā)光二極管；52、整形電路；6、試驗(yàn)箱；61、頭模。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明
如圖1和圖2所示，本發(fā)明高速粒子沖擊測試裝置包括兩大部分， 一是機(jī)械部分，另一是電控部分，機(jī)械部分主要由壓力激發(fā)單元1、導(dǎo)程管2及粒子3組成，壓力激發(fā)單元1用于產(chǎn)生驅(qū)動粒子在導(dǎo)程管2內(nèi)髙速運(yùn)動的髙壓驅(qū)動力；電控部分主要由一核心處理器與外圍電路單元形成，電控部分與機(jī)械部分的協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)對壓力激發(fā)單元1的髙壓值進(jìn)行測量和粒子3沖擊速度的測量，現(xiàn)對各功能單元進(jìn)行一一說明
所述的壓力激發(fā)單元1包括依次相氣路連接的空壓機(jī)11、增壓泵12、儲氣筒13，同時(shí)在空壓機(jī)11與增壓泵12之間連接有加壓電磁閥15，在儲氣筒13空氣輸出端連接有發(fā)射電磁閥14，本發(fā)明中，空壓機(jī)11采用普通的空氣壓縮機(jī)即可，所謂的空氣壓縮機(jī)，其是將原動機(jī)(通常是電動機(jī))的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的裝置，其工作原理是壓縮氣體的體積，使單位體積內(nèi)氣體分子的密度增加以提高壓縮空氣的壓力。由于現(xiàn)有的普通空壓機(jī)其壓縮氣體的壓力僅能到達(dá)IOBAR，不能滿足國標(biāo)所規(guī)定的使粒子速度達(dá)到196m/s的要求，因此，需要對空壓機(jī)1輸出的氣體繼續(xù)升壓以滿足測試要求，因此，需要對空壓機(jī)1輸出的氣體進(jìn)行二次增壓，在本發(fā)明中，采用了氣體增壓泵12，增壓泵12可以將低壓力的氣體增至很髙的壓力，如其氣體輸入口的壓力范圍為0.5—10bar，增壓后最大可達(dá)100Mpa。在本實(shí)施例中，增壓泵12可將空氣壓力機(jī)輸出的氣體壓力提高到五倍。為了省去每次測試都要進(jìn)行空氣升壓的麻煩，在增壓泵12的高壓空氣輸出端還加裝了一儲氣筒13，即將增壓泵12產(chǎn)生的高壓空氣輸送至一適當(dāng)容量的儲氣筒進(jìn)行儲存，以備用。
所述的導(dǎo)程管2為一長度適宜的直管，其一端與所述的儲氣筒13輸氣管相連通，另一端用于與待測物品6相連接，導(dǎo)程管2的內(nèi)徑應(yīng)與粒子3的直徑相配合，故導(dǎo)程管2的內(nèi)徑與粒子3的直徑的選擇應(yīng)保證粒子3在導(dǎo)程管2中不能太松，以免漏氣造成壓力不足；也不能與導(dǎo)程管2的內(nèi)徑配合的太緊，以免卡住粒子3。同時(shí)，在靠近儲氣筒13—端的導(dǎo)程管2上開設(shè)有粒子裝入口 21,粒子3通過該粒子裝入口 21被置入到導(dǎo)程管2中。
所述的粒子3可選用鋼珠，按照國家標(biāo)準(zhǔn)《GB14866-2006有關(guān)個人用眼護(hù)具的測試標(biāo)準(zhǔn)》，要求髙速粒子的直徑為6mm、速度最高為196m/s,而國際相關(guān)速度標(biāo)準(zhǔn)要求更髙，因此，在本實(shí)施例中，粒子2選用直徑為6mm的鋼珠。
所述的電控部分主要包括測壓單元4和測速單元5,測量單元4用于測量儲氣筒13中壓縮氣體的壓力值，測速單元5用于測量粒子3的沖擊速度，由于空氣壓力與粒子3運(yùn)動速度之間存在正比關(guān)系，通過測量并調(diào)節(jié)壓力即可調(diào)節(jié)粒子的運(yùn)動速度，而通過設(shè)置測速單元5可將速度計(jì)算并顯示出來，以使測試過程更加直觀明了 。下面將分別對測壓單元4和測速單元5進(jìn)行介紹
測壓單元4主要包括一用于感知儲氣筒13中氣體壓力的壓力變送器41、與壓力變送器41輸出端相電連接的A/D轉(zhuǎn)換器42、與A/D轉(zhuǎn)換器42輸出端相電連接的處理器43以及一顯示器，同時(shí)，處理器43還分別與壓力激發(fā)單元1中的加壓電磁閥15和發(fā)射電磁閥14相電連接，其中，壓力變送器41為現(xiàn)有器件，其主要用于測量液體、氣體或蒸汽的液位、密度和壓力，然后將壓力信號轉(zhuǎn)變成4 20mA電流信號輸出，處理器43由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，測壓單元4的工作原理為當(dāng)啟動工作時(shí)，處理器43輸出電信號驅(qū)動加壓電磁閥15，加壓電磁閥15打開，此時(shí)增壓泵12開始工作，儲氣筒13內(nèi)的氣體壓力開始增加，壓力變送器41對儲氣筒13內(nèi)的氣體壓力進(jìn)行采樣，壓力信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器42轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送入至單片機(jī)中，單片機(jī)將送來的壓力數(shù)據(jù)和設(shè)定值進(jìn)行比較，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，自動關(guān)閉加壓電磁閥15，當(dāng)需要對被測物品進(jìn)行沖擊實(shí)驗(yàn)時(shí)，單片機(jī)輸出電信號驅(qū)動發(fā)射電磁閥14打開，從而驅(qū)動導(dǎo)程管2中的粒子3髙速運(yùn)動。
測速單元5包括設(shè)置在導(dǎo)程管2尾段的兩對發(fā)光二極管51、與所述的發(fā)光二極管51的輸出端相電連接的整形電路52、與整形電路52的輸出端相電連接的處理器43，所述的兩對發(fā)光二極管51在導(dǎo)程管2上隔一定間距上下設(shè)置，在本實(shí)施例中，前后發(fā)光二極管51間距設(shè)為150mm,整形電路51主要由髙速運(yùn)算放大器組成的電壓比較器并加入正反饋構(gòu)成的施密特觸發(fā)器組成，其用于將發(fā)光二極管輸出的電信號整形為矩形波，從而觸發(fā)處理器43工作。所述的處理 器43與測壓單元4中的處理器共用，即通過同一單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，具體工作原理為 當(dāng)需要進(jìn)行沖擊測驗(yàn)時(shí)，發(fā)射電磁閥14受控打開，粒子3在高壓力的驅(qū)動下在 導(dǎo)程管2內(nèi)加速運(yùn)動，在加速到最快速度的位置，也就是靠近導(dǎo)程管2的尾段， 粒子3首先經(jīng)過在前的光電二極管，從而發(fā)出一脈沖信號，這個信號經(jīng)整形電 路52整形后觸發(fā)單片機(jī)外部中斷，單片機(jī)立刻響應(yīng)中斷啟動其內(nèi)部定時(shí)器開始 計(jì)時(shí)，當(dāng)粒子再經(jīng)過后一對光電二極管時(shí)，再次得到一個脈沖信號，這個信號 同樣經(jīng)過整形電路52整形后觸發(fā)單片機(jī)的另一個外部中斷，單片機(jī)響應(yīng)中斷， 關(guān)閉計(jì)時(shí)器，從而所計(jì)時(shí)間即為粒子3通過150mm距離所用的時(shí)間，根據(jù)公式 V=L/t，單片機(jī)即可計(jì)算出粒子3的沖擊速度，并通過顯示電路進(jìn)行顯示。上述 單片機(jī)的控制過程由軟件實(shí)現(xiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上述工作原理很容易實(shí)現(xiàn) 上述控制，在此不再贅述。
本發(fā)明測試裝置還包括一試驗(yàn)箱6，試驗(yàn)箱6與導(dǎo)程管2的尾端相連接，在 試驗(yàn)箱6內(nèi)設(shè)置有測試用的頭模61，頭?？勺笥仪昂笞杂烧{(diào)整，測試箱6為全 密封結(jié)構(gòu)，以確保測試人員的安全。
綜上所示，本發(fā)明高速粒子沖擊測試裝置是由空壓機(jī)和增壓泵產(chǎn)生可控的高 壓氣源，通過釋放電磁閥擊發(fā)模擬沖擊粒子(鋼珠)，以測試試樣的抗沖擊能力。 其具有如下特點(diǎn)
1、 模擬沖擊粒子的速度測量，釆用微處理器和高靈敏紅外光傳感元件，速 度測試的分辨率為微秒級，響應(yīng)快，誤差小；
2、 采用增壓泵產(chǎn)生高壓氣源，具有升壓快，穩(wěn)定性髙的特點(diǎn)；
3、 采用測壓單元可控制加壓過程，當(dāng)加壓至設(shè)定值時(shí)能夠自動停止加壓， 采用測速單元對粒子的沖擊速度進(jìn)行計(jì)算并顯示，使得測試過程直觀明了。
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權(quán)利要求
1、一種高速粒子沖擊測試裝置，其特征在于它包括壓力激發(fā)單元(1)、與所述的壓力激發(fā)單元(1)輸出端相氣連通的導(dǎo)程管(2)、直徑與所述的導(dǎo)程管(2)內(nèi)徑相適配用于在所述的導(dǎo)程管(2)內(nèi)經(jīng)所述的壓力激發(fā)單元(1)的壓力驅(qū)動高速行進(jìn)的粒子(3)，所述的導(dǎo)程管(2)靠近所述的壓力激發(fā)單元(1)的一端徑向開設(shè)有粒子裝入口(21)，所述的壓力激發(fā)單元(1)包括空壓機(jī)(11)、氣體輸入口與所述空壓機(jī)(11)的氣體輸出口相連接的增壓泵(12)，所述的增壓泵(12)將經(jīng)空壓機(jī)(11)壓縮后的氣體再升壓至設(shè)定壓力值后驅(qū)動經(jīng)所述的粒子裝入口(11)裝入的粒子(3)在導(dǎo)程管(2)內(nèi)高速前進(jìn)以沖擊待測物品。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高速粒子沖擊測試裝置，其特征在于所述的增 壓泵(12)輸出的氣體壓力值在30BAR以上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高速粒子沖擊測試裝置，其特征在于在所 述的增壓泵(12)與導(dǎo)程管(2)之間還氣連通一用于存儲髙壓氣體的儲氣筒(13) 以及控制儲氣筒(13)的髙壓氣體向?qū)С坦?2)發(fā)送的發(fā)射電磁閥(14)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速粒子沖擊測試裝置，其特征在于在所述的 空壓機(jī)(11)與增壓泵(12)之間還連接有控制增壓的加壓電磁閥(15)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速粒子沖擊測試裝置，其特征在于所述的測 試裝置還包括用于測量儲氣筒(13)內(nèi)的氣體壓力是否達(dá)到設(shè)定值的測壓單元(4),所述的測壓單元(4)包括與儲氣筒(13)相連接的用于采樣增壓后的氣 體壓力的壓力變送器(41)、與壓力變送器(41)輸出端相電連接用于將壓力變 送器(41)輸出的模擬壓力值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器(42)、與A/D轉(zhuǎn)換 器(42)的輸出端相電連接用于計(jì)算壓力值的處理器(43)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高速粒子沖擊測試裝置，其特征在于所述的處 理器(43) —輸出端與所述的發(fā)射電磁閥(14)相連接，所述的處理器(43) 用于控制發(fā)射電磁閥(14)的開啟與關(guān)閉從而控制壓力激發(fā)單元(1)的激發(fā)時(shí) 刻。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的高速粒子沖擊測試裝置，其特征在于所述 的處理器(43)還與所述的加壓電磁閥(15)相電連接，所述的處理器(43) 控制所述的加壓電磁閥(15)的開啟與關(guān)閉從而調(diào)節(jié)增壓泵(12)的增壓大小。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的髙速粒子沖擊測試裝置，其特征在于所述的測 量裝置還包括測速單元(5),所述的測速單元(5)包括設(shè)置在所述的導(dǎo)程管(2)的另一端且相距設(shè)定距離的兩對發(fā)光二極管(51)、與所述的發(fā)光二極管(51) 光耦合并對接收信號進(jìn)行整形的整形電路(52)、與整形電路(52)輸出端相電 連接的處理器(43),所述的處理器(43)根據(jù)接收的信號計(jì)算粒子的運(yùn)動速度。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的高速粒子沖擊測試裝置，其特征在于所述的整 形電路(52)由髙速運(yùn)算放大器組成的電壓比較器并加入正反饋構(gòu)成的施密特 觸發(fā)器組成。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的髙速粒子沖擊測試裝置，其特征在于所述的 粒子(3)的直徑為6mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高速粒子沖擊測試裝置，它包括壓力激發(fā)單元、與壓力激發(fā)單元輸出端相氣連通的導(dǎo)程管、直徑與導(dǎo)程管內(nèi)徑相適配用于在導(dǎo)程管內(nèi)經(jīng)壓力激發(fā)單元的壓力驅(qū)動高速行進(jìn)的粒子，所述的導(dǎo)程管靠近壓力激發(fā)單元的一端徑向開設(shè)有粒子裝入口，壓力激發(fā)單元包括空壓機(jī)、氣體輸入口與空壓機(jī)的氣體輸出口相連接的增壓泵，本發(fā)明利用壓縮空氣驅(qū)動一個氣-氣增壓泵，以使空氣壓力可提高到測量標(biāo)準(zhǔn)，由于其都是利用現(xiàn)有的空壓機(jī)及增壓泵，因此，比較容易實(shí)現(xiàn)，且制成成本較低，同時(shí)，由于其可調(diào)節(jié)粒子在導(dǎo)程管中的高速運(yùn)動所需的高壓力，因此，使得沖擊測量結(jié)果更加可靠，保證了被測物品的質(zhì)量。
文檔編號G01N3/30GK101498637SQ20091011507
公開日2009年8月5日 申請日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月11日
發(fā)明者毛志康 申請人:太倉市璜涇鎮(zhèn)銳杰實(shí)驗(yàn)儀器制造廠