高速粒子沖擊測試儀及其測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種高速粒子沖擊測試儀，本發(fā)明通過氮氣發(fā)生裝置、壓力激發(fā)裝置、高壓氮氣儲存罐、發(fā)射電磁閥、沖擊粒子加入裝置、防掉落裝置、測速裝置和垂直導(dǎo)程管，本發(fā)明通過上述裝置激發(fā)的沖擊粒子，使沖擊粒子的速度能夠到達(dá)180m/s-220m/s，滿足了太空飛行器外殼、真空狀態(tài)下高速運轉(zhuǎn)的離心器的沖擊測試要求。
【專利說明】高速粒子沖擊測試儀及其測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在真空狀態(tài)下的對物體進(jìn)行抗沖擊能力測試的高速粒子沖擊測 試儀，特別適用于太空飛行器外殼、真空狀態(tài)下高速運轉(zhuǎn)的離心器的沖擊測試儀，及其測試 方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太空中的飛船、真空狀態(tài)下高速運轉(zhuǎn)的離心器在使用過程中會不斷遇到撞擊，如 何保證使用過程中能夠承受住一定范圍內(nèi)的撞擊力度，這就需要對生產(chǎn)制造出的產(chǎn)品進(jìn)行 沖擊測試，達(dá)到測試標(biāo)準(zhǔn)的屬于合格產(chǎn)品，以確保生產(chǎn)出的產(chǎn)品符合指標(biāo)，使用安全。目前 有很多測試手段用于沖擊性測試，但是對于要求沖擊測試粒子在真空狀態(tài)下達(dá)到180m/s 以上的沖擊速度，目前的測試儀在真空狀態(tài)下實現(xiàn)這個沖擊速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高速粒子沖擊測 試儀，該測試儀的粒子在真空狀態(tài)下的沖擊速度能夠達(dá)到180m/s-220m/s，同時本發(fā)明還提 供了采用上述高速粒子沖擊測試儀的沖擊測試方法。
[0004]技術(shù)方案:為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所述的包括:氮氣發(fā)生裝置、壓力激發(fā)裝 置、高壓氮氣儲存罐、發(fā)射電磁閥、沖擊粒子加入裝置、防掉落裝置、測速裝置和垂直導(dǎo)程 管；所述壓力激發(fā)裝置位于所述氮氣發(fā)生裝置與高壓氮氣儲存罐之間；所述發(fā)射電磁閥位 于高壓氮氣儲存罐出氣口 ；所述發(fā)射電磁閥出氣端連接垂直導(dǎo)程管，垂直導(dǎo)程管上端靠近 發(fā)射電磁閥出氣端處徑向設(shè)有沖擊粒子加入口，該沖擊粒子加入口與沖擊粒子加入裝置連 接；所述沖擊粒子加入口下方設(shè)有防掉落裝置；所述防掉落裝置下方的垂直導(dǎo)程管上設(shè)有 測速裝置；所述測速裝置的測試啟始裝置緊靠防掉落裝置，所述測速裝置的測試終止裝置 靠近垂直導(dǎo)程管尾端；所述垂直導(dǎo)程管尾端連接試驗箱。
[0005]本發(fā)明的工作原理是:通過采用氮氣環(huán)境模擬太空中的環(huán)境，通過對氮氣加壓沖 擊粒子，使粒子達(dá)到180m/s-220m/s的高速狀態(tài)，從垂直導(dǎo)程管直接進(jìn)入真空試驗箱中進(jìn) 行裝置測試。
[0006]本發(fā)明中還包括:與高壓氮氣儲存罐連接的壓力測試儀，所述壓力測試儀可位于 高壓氮氣儲存罐內(nèi)或高壓氮氣儲存罐外部，壓力測試儀對高壓氮氣儲存罐內(nèi)的氣壓進(jìn)行采 樣，采用后通過壓力測試儀中的處理器計算出其壓力值，如果壓力范圍不在10t/m3-15t/m3 之間，控制壓力激發(fā)裝置，使輸出氣壓達(dá)到設(shè)定值。
[0007]本發(fā)明還包括:整形電路和與整形電路連接的PLC控制器；所述整形電路分別與 氮氣發(fā)生裝置、壓力激發(fā)裝置、壓力測試儀、發(fā)射電磁閥、沖擊粒子加入裝置、防掉落裝置、 測速裝置電連接；所述PLC控制器通過整形電路控制氮氣發(fā)生裝置、壓力激發(fā)裝置、壓力測 試儀、發(fā)射電磁閥、沖擊粒子加入裝置、防掉落裝置和測速裝置的啟動和關(guān)閉；壓力測試儀 和測速裝置通過整形電路將高壓氮氣儲存罐內(nèi)實時壓力值、粒子的運動速度反饋至PLC控制器。
本發(fā)明中所述壓力激發(fā)裝置包括:過濾器、控制增壓的加壓電磁閥、增壓泵；所述氮氣發(fā)生裝置連接所述過濾器，所述過濾器連接所述加壓電磁閥，所述加壓電磁閥連接所述增壓泵，所述增壓泵與高壓氮氣儲存罐進(jìn)氣口連接。本發(fā)明中通過壓力激發(fā)裝置對產(chǎn)生的氮氣進(jìn)行過濾、加壓，當(dāng)高壓氮氣儲存罐不要要求范圍內(nèi)時加壓電磁閥控制增壓泵調(diào)節(jié)輸出氮氣壓力。
[0008]本發(fā)明中所述沖擊粒子加入口中的沖擊粒子為6mm的鋼珠或玻璃珠。
[0009]本發(fā)明中所述整形電路由運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。
[0010]本發(fā)明中所述測速裝置包括:測試啟始裝置和測試終止裝置；所述測試啟始裝置為第一對發(fā)光二極管；所述測試終止裝置包括:第二對發(fā)光二極管，以及與上述兩對發(fā)光二極管光耦合并接收信號的處理器，處理器將得出的粒子速度送至PLC控制器。
[0011]本發(fā)明中所述防掉落裝置為固定于垂直固定于垂直導(dǎo)程管內(nèi)壁的超薄彈性薄膜，薄膜寬度為0.5mm ;超薄彈性薄膜的使用使粒子能夠懸停在防掉落裝置上方，發(fā)射電磁閥打開，高壓氮氣沖擊粒子時，超薄彈性薄膜在壓力的作用下彎曲貼合垂直導(dǎo)程管內(nèi)壁，發(fā)射電磁閥關(guān)閉，超薄彈性薄膜在彈力的作用下恢復(fù)垂直于垂直導(dǎo)程管內(nèi)壁的狀態(tài)。
[0012]本發(fā)明中所述防掉落裝置包括，卡簧片和卡片收縮氣缸，卡簧片與卡片收縮氣缸的收縮桿連接，初始狀態(tài)伸縮桿伸出卡簧片卡住粒子，發(fā)射電磁閥打開的同時，伸縮桿拉伸卡簧片回縮，粒子被高速氮氣送出。
[0013]本發(fā)明公開了一種采用高速粒子沖擊測試儀的高速粒子沖擊測試方法，
其中，所述的高速粒子沖擊測試儀的結(jié)構(gòu)包括:氮氣發(fā)生裝置、壓力激發(fā)裝置、高壓氮氣儲存罐、發(fā)射電磁閥、沖擊粒子加入裝置、防掉落裝置、測速裝置、垂直導(dǎo)程管和壓力測試儀；
該方法的具體步驟如下:
(1)啟動高速粒子沖擊測試儀，高速粒子沖擊測試儀中氮氣發(fā)生裝置產(chǎn)生氮氣；
(2)產(chǎn)生的氮氣經(jīng)過壓力激發(fā)裝置加壓后存入高壓氮氣儲存罐，所述高壓氮氣儲存罐內(nèi)壓力范圍為10t/m3-15t/m3 ；
(3)沖擊粒子加入裝置將粒子從沖擊粒子加入口加入垂直導(dǎo)程管中，通過防掉落裝置使粒子懸停在垂直導(dǎo)程管內(nèi)的沖擊粒子加入口處；
(4)啟動發(fā)射電磁閥，激發(fā)粒子高速運動穿過垂直導(dǎo)程管進(jìn)入試驗箱；粒子在經(jīng)過測速裝置時，測速裝置測量粒子運行速度。
[0014]本發(fā)明中還公開了一種采用高速粒子沖擊測試儀的高速粒子沖擊測試方法，其中，所述的高速粒子沖擊測試儀的結(jié)構(gòu)包括:氮氣發(fā)生裝置、壓力激發(fā)裝置、高壓氮氣儲存罐、發(fā)射電磁閥、沖擊粒子加入裝置、防掉落裝置、測速裝置、垂直導(dǎo)程管、壓力測試儀、整形電路和與整形電路連接的PLC控制器；
該方法的具體步驟如下:
(O啟動高速粒子沖擊測試儀，PLC控制器通過整形電路發(fā)出控制信號，啟動高速粒子沖擊測試儀中的氮氣發(fā)生裝置產(chǎn)生氮氣；
(2)PLC控制器通過整形電路控制壓力激發(fā)裝置運轉(zhuǎn)，對產(chǎn)生的氮氣進(jìn)行過濾、加壓后存入高壓氮氣儲存罐，通過壓力激發(fā)裝置內(nèi)的加壓電磁閥將所述高壓氮氣儲存罐內(nèi)的壓力 范圍控制在10t/m3-15t/m3 ；
(3)PLC控制器通過整形電路控制沖擊粒子加入裝置將粒子從沖擊粒子加入口加入到 垂直導(dǎo)程管中，并通過防掉落裝置使粒子懸停在垂直導(dǎo)程管內(nèi)沖擊粒子加入口處，在發(fā)射 電磁閥未開啟時，垂直導(dǎo)程管內(nèi)處于真空狀態(tài)；
(4 )PLC控制器通過整形電路啟動發(fā)射電磁閥，激發(fā)粒子高速運動穿過垂直導(dǎo)程管進(jìn)入 試驗箱；粒子在經(jīng)過測速裝置時，測速裝置測量粒子運行速度，并將測試到的粒子速度通過 整形電路返回到PLC控制器中。本發(fā)明中采用氣體為氮氣，氮氣為惰性氣體。
[0015]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明激發(fā)的沖擊粒子速度能夠在真空狀態(tài)下到達(dá)180m/s-220m/s，實現(xiàn)了對太空飛 行器外殼或真空狀態(tài)下高速運轉(zhuǎn)的離心器的撞擊測試要求，同時保證了測試精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價 形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0018]實施例
如圖1所示的一種高速粒子沖擊測試儀，包括:氮氣發(fā)生裝置1、壓力激發(fā)裝置2、高壓 氮氣儲存罐3、發(fā)射電磁閥4、沖擊粒子加入裝置5、防掉落裝置6、測速裝置、壓力測試儀12 和垂直導(dǎo)程管13 ；
采用上述高速粒子沖擊測試儀的沖擊測試方法，具體步驟如下:
(1)啟動高速粒子沖擊測試儀，PLC控制器11通過整形電路10發(fā)出控制信號，啟動高 速粒子沖擊測試儀中的氮氣發(fā)生裝置I產(chǎn)生氮氣；
(2)PLC控制器11通過整形電路10控制壓力激發(fā)裝置2運轉(zhuǎn)，對產(chǎn)生的氮氣進(jìn)行過 濾、加壓后存入高壓氮氣儲存罐3，通過壓力激發(fā)裝置2內(nèi)的加壓電磁閥將所述高壓氮氣儲 存罐3內(nèi)的壓力范圍控制在10t/m3-15t/m3 ；
(3)PLC控制器11通過整形電路10控制沖擊粒子加入裝置5將粒子從沖擊粒子加入 口加入到垂直導(dǎo)程管13中，并通過防掉落裝置6使粒子懸停在垂直導(dǎo)程管13內(nèi)沖擊粒子 加入口處，在發(fā)射電磁閥4未開啟時,垂直導(dǎo)程管13內(nèi)處于真空狀態(tài)；
(4)PLC控制器11通過整形電路10啟動發(fā)射電磁閥4，激發(fā)粒子高速運動穿過垂直導(dǎo) 程管13進(jìn)入試驗箱9 ;粒子在經(jīng)過測速裝置時，測速裝置測量粒子運行速度，并將測試到的 粒子速度通過整形電路10返回到PLC控制器11中。
【權(quán)利要求】
1.一種高速粒子沖擊測試儀，其特征在于:包括:氮氣發(fā)生裝置(I)、壓力激發(fā)裝置(2)、高壓氮氣儲存罐(3)、發(fā)射電磁閥(4)、沖擊粒子加入裝置(5)、防掉落裝置(6)、測速裝置和垂直導(dǎo)程管(13);所述壓力激發(fā)裝置(2)位于所述氮氣發(fā)生裝置(I)與高壓氮氣儲存罐(3)之間；所述發(fā)射電磁閥(4)位于高壓氮氣儲存罐(3)出氣口 ；所述發(fā)射電磁閥(4)出氣端連接垂直導(dǎo)程管(13)，垂直導(dǎo)程管(13)上端靠近發(fā)射電磁閥(4)出氣端處徑向設(shè)有沖擊粒子加入口，該沖擊粒子加入口與沖擊粒子加入裝置(5)連接；所述沖擊粒子加入口下方設(shè)有防掉落裝置(6);所述防掉落裝置(6)下方的垂直導(dǎo)程管上設(shè)有測速裝置；所述測速裝置的測試啟始裝置(7 )緊靠防掉落裝置(6 )，所述測速裝置的測試終止裝置(8 )靠近垂直導(dǎo)程管(13 )尾端； 所述垂直導(dǎo)程管(13)尾端連接試驗箱(9 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速粒子沖擊測試儀，其特征在于:包括:與高壓氮氣儲存罐(3)連接的壓力測試儀(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速粒子沖擊測試儀，其特征在于:包括:整形電路(10)和與整形電路連接的PLC控制器(11);所述整形電路分別與氮氣發(fā)生裝置(I)、壓力測試儀(12)、高壓氮氣儲存罐(3)、發(fā)射電磁閥(4)、沖擊粒子加入裝置(5)、防掉落裝置(6)、測速裝置電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速粒子沖擊測試儀，其特征在于:所述壓力激發(fā)裝置(2)包括:過濾器、控制增壓的加壓電磁閥、增壓泵；所述氮氣發(fā)生裝置(I)連接所述過濾器，所述過濾器連接所述加壓電磁閥，所述加壓電磁閥連接所述增壓泵，所述增壓泵與高壓氮氣儲存罐(3)進(jìn)氣口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速粒子沖擊測試儀，其特征在于:所述沖擊粒子加入口(5) 中的沖擊粒子為:6mm的鋼珠或玻璃珠。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所·述的高速粒子沖擊測試儀，其特征在于:所述整形電路(8)由運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。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速粒子沖擊測試儀，其特征在于:所述測速裝置包括:測試啟始裝置(7)和測試終止裝置(8);所述測試啟始裝置(7)為第一對發(fā)光二極管；所述測試終止裝置(8)包括:第二對發(fā)光二極管，以及與上述兩對發(fā)光二極管光耦合并接收信號的處理器。
8.一種采用高速粒子沖擊測試儀的高速粒子沖擊測試方法，其特征在于，具體步驟如下:(I)啟動高速粒子沖擊測試儀，高速粒子沖擊測試儀中氮氣發(fā)生裝置(I)產(chǎn)生氮氣；(2 )產(chǎn)生的氮氣經(jīng)過壓力激發(fā)裝置(2 )加壓后存入高壓氮氣儲存罐(3 )，所述高壓氮氣儲存罐(3)內(nèi)壓力范圍為10t/m3-15t/m3 ；(3)沖擊粒子加入裝置(5)將粒子從沖擊粒子加入口加入垂直導(dǎo)程管(13)中，通過防掉落裝置(6)使粒子懸停在垂直導(dǎo)程管(13)內(nèi)的沖擊粒子加入口處；(4)啟動發(fā)射電磁閥(4)，激發(fā)粒子高速運動穿過垂直導(dǎo)程管(13)進(jìn)入試驗箱(9);粒子在經(jīng)過測速裝置時，測速裝置測量粒子運行速度。
9.一種采用如權(quán)利要求4所述的高速粒子沖擊測試儀的高速粒子沖擊測試方法，其特征在于，具體步驟如下:(1)啟動高速粒子沖擊測試儀，PLC控制器(11)通過整形電路(10)發(fā)出控制信號，啟動高速粒子沖擊測試儀中的氮氣發(fā)生裝置(I)產(chǎn)生氮氣； (2)PLC控制器(11)通過整形電路(10)控制壓力激發(fā)裝置(2)運轉(zhuǎn)，對產(chǎn)生的氮氣進(jìn)行過濾、加壓后存入高壓氮氣儲存罐(3)，通過壓力激發(fā)裝置(2)內(nèi)的加壓電磁閥將所述高壓氮氣儲存罐(3)內(nèi)的壓力范圍控制在10t/m3-15t/m3 ； (3 ) PLC控制器(11)通過整形電路(10 )控制沖擊粒子加入裝置(5 )將粒子從沖擊粒子加入口加入到垂直導(dǎo)程管(13 )中，并通過防掉落裝置(6 )使粒子懸停在垂直導(dǎo)程管(13 )內(nèi)沖擊粒子加入口處，在發(fā)射電磁閥(4)未開啟時，垂直導(dǎo)程管(13)內(nèi)處于真空狀態(tài)； (4)PLC控制器(11)通過整形電路(10)啟動發(fā)射電磁閥(4)，激發(fā)粒子高速運動穿過垂直導(dǎo)程管(13)進(jìn)入試驗箱(9);粒子在經(jīng)過測速裝置時，測速裝置測量粒子運行速度，并將測試到的粒子速度通過整形電路`(10 )返回到PLC控制器(11)中。
【文檔編號】G01M7/08GK103592096SQ201310487769
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】毛志康 申請人:太倉市銳杰實驗儀器制造有限公司