本發(fā)明屬于材料力學測試技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于測定精密器件耐沖擊特性的裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)今微電子器件已經(jīng)在越來越多的領(lǐng)域中得到運用，在使用、運輸以及某些特定領(lǐng)域，微電子器件難免會受到各種各樣的硬碰撞和高強度的沖擊，有時所遭受的沖擊具有較高的加速度值。另外，在制導(dǎo)炮彈彈體侵徹硬目標試驗中，炮彈彈體上的電子裝置將承受幾萬甚至十萬個重力加速度g以上的加速度。由于諸多原因(電路模塊、電池損壞，傳感器、電源導(dǎo)線斷裂等)可能導(dǎo)致電子裝置的失效，使測試數(shù)據(jù)丟失，造成不可挽回的損失。為了盡量減小損失，最大限度地降低現(xiàn)場試驗的風險，在實彈現(xiàn)場射擊之前，利用相關(guān)沖擊實驗裝置對芯片、電路模塊、測試裝置進行高加速度值的沖擊試驗，使可能存在的問題盡早地暴露出來，并采取措施加以解決，從而提高彈載電子裝置的可靠性和在惡劣環(huán)境中的存活性。因此，設(shè)計研發(fā)一種能夠產(chǎn)生可控高加速度值沖擊環(huán)境的試驗裝置成為亟待解決的問題。

目前，產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的高加速度值沖擊環(huán)境的方法除了彈箭搭載測試外，還采用高速沖擊法和高速離心法等方法。彈箭搭載實驗需要特殊的條件，成本高，普通情況下難以實現(xiàn)。高速沖擊法是基于動量守恒原理實現(xiàn)的，將被測傳感器安裝在一個自由桿上，砧子和其他物體碰撞自由桿時，記錄其碰撞過程中輸出的加速度，便可對被測傳感器進行測試或校準。雖然，高速沖擊法能夠獲得很高的瞬時加速度，但就現(xiàn)有的高速沖擊裝置而言，難以實現(xiàn)高精度的測量，實驗的重復(fù)性也無法得到保證，有時實驗還具有相當?shù)奈ｋU性。高速離心法是利用高速離心機旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力模擬慣性力場的作用，以旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的離心加速度模擬線加速度的方法。目前，在國外，高速離心法相關(guān)的測試與控制技術(shù)較為成熟。在國內(nèi)，關(guān)于高加速度旋轉(zhuǎn)實驗設(shè)備的研究還沒有廣泛開展，利用高速離心法研制的實驗裝置在高加速度值測試設(shè)備實驗領(lǐng)域研究較少。

授權(quán)公告號為CN102507983B的中國專利公開了一種簡易高g值加速度沖擊試驗臺，包括底座，立柱，上座，響應(yīng)頭總成、夾持控制總成和沖桿總成，將被測傳感器用螺釘安裝于響應(yīng)頭總成的響應(yīng)頭上端面，連接好線路，將響應(yīng)頭擋片擋住響應(yīng)頭上端面外沿，擰緊響應(yīng)頭擋片螺釘，保證沖桿總成中沖桿垂直跌落時安裝在響應(yīng)頭上的傳感器和沖桿具有相同的初速度，用手提升沖桿至一定高度，將夾持控制總成中的夾持桿夾緊并提起控制手柄使得夾持桿卡槽卡住夾持桿，記錄沖桿提升的高度，設(shè)置好采集系統(tǒng)參數(shù)，沖桿高速垂直以一定的初速度和底座碰撞反彈，產(chǎn)生高g值加速度沖擊信號。上述專利所采用的試驗臺須由人工手動提升沖桿，難以產(chǎn)生較高的初速度。不同于上述專利技術(shù)，本發(fā)明在電腦操作界面直接輸入彈簧壓力，提升機自動夾持沖擊艙體壓縮彈簧至指定彈簧壓力，最大彈簧壓力可達8000N，可產(chǎn)生較高的初速度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種操作安全便捷，可創(chuàng)造可控的高加速度值沖擊環(huán)境并能檢測在特定高加速度值沖擊環(huán)境下精密器件耐沖擊特性的用于測定精密器件耐沖擊特性的裝置。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種用于測定精密器件耐沖擊特性的裝置，該裝置包括底座、豎直設(shè)置在底座上的導(dǎo)向支架、沿豎直方向設(shè)置且與導(dǎo)向支架固定連接的飛行軌道、設(shè)置在飛行軌道上且與飛行軌道滑動連接的沖擊艙體、設(shè)置在飛行軌道頂部且與沖擊艙體相適配的推送感應(yīng)機構(gòu)、位于沖擊艙體下方且與底座滑動連接的可移動沖擊力承受臺、設(shè)置在可移動沖擊力承受臺上的沖擊加速度調(diào)節(jié)器以及分別與沖擊加速度調(diào)節(jié)器、推送感應(yīng)機構(gòu)電連接的數(shù)據(jù)采集處理器。

所述的沖擊艙體包括沖擊接觸頭、設(shè)置在沖擊接觸頭內(nèi)部的環(huán)境加速度值傳感器、設(shè)置在沖擊接觸頭頂部的樣品倉底座、將樣品倉底座完全包裹在內(nèi)的外殼體、倒扣在樣品倉底座上的樣品盒以及設(shè)置在樣品盒頂部的樣品加速度值傳感器，所述的數(shù)據(jù)采集處理器分別與環(huán)境加速度值傳感器、樣品加速度值傳感器電連接。

所述的外殼體與沖擊接觸頭之間設(shè)有潤滑環(huán)，并且所述的外殼體的側(cè)壁上設(shè)有提升耳，頂部設(shè)有二次沖擊緩沖墊。

所述的飛行軌道為軸線與重力線重合的圓柱形管道，該圓柱形管道的背面設(shè)有光學測速頭，該光學測速頭與數(shù)據(jù)采集處理器電連接。

所述的推送感應(yīng)機構(gòu)包括設(shè)置在圓柱形管道內(nèi)部的非線性彈簧以及位于圓柱形管道頂部的壓力傳感器，該壓力傳感器與數(shù)據(jù)采集處理器電連接。

所述的非線性彈簧頂端與壓力傳感器連接，底端為自由端。

所述的非線性彈簧為圓柱形非線性彈簧，其外徑與圓柱形管道的內(nèi)徑相同。

所述的可移動沖擊力承受臺為砧板，該砧板的底部設(shè)有凸塊，所述的底座上設(shè)有與凸塊相適配的滑動軌道，所述的砧板通過滑動軌道可水平移動地設(shè)置在底座上。

所述的沖擊加速度調(diào)節(jié)器設(shè)置在砧板上，并且所述的沖擊加速度調(diào)節(jié)器的幾何中心與沖擊接觸頭的幾何中心重合。

所述的沖擊加速度調(diào)節(jié)器為電磁阻尼器、液體阻尼器或片狀粘彈性材料。

其中，所述的片狀粘彈性材料可以選自市售的橡膠墊、高密度毛氈墊或高彈性塑料墊。

所述的砧板與沖擊接觸頭的端面相平行。

所述的數(shù)據(jù)采集處理器包括一多通道高速數(shù)據(jù)采集卡在內(nèi)的硬件和軟件分析系統(tǒng)，其中，軟件分析系統(tǒng)可以是包括希爾伯特-黃算法、主成分分析算法在內(nèi)的沖擊力解析軟件。

本發(fā)明裝置中，所述的沖擊艙體與導(dǎo)向支架之間設(shè)有提升機，該提升機設(shè)有與提升耳相適配的提升夾槽，所述的沖擊艙體通過提升機沿圓柱形管道向上提升移動。

在實際使用時，本發(fā)明裝置使用方法具體包括以下步驟：

1)將緩沖材料放置在沖擊艙體的樣品盒下方，將待測試的精密器件放入樣品盒內(nèi)，將沖擊艙體放置指定位置處，關(guān)閉儀器門；

2)中央控制電腦發(fā)出測試開始的指令，提升機夾持沖擊艙體沿圓柱形管道做直線向上運動，壓縮圓柱形非線性彈簧；

3)壓力傳感器根據(jù)圓柱形非線性彈簧的壓縮量接收彈簧壓力信號，并在中央控制電腦中顯示出彈簧壓力數(shù)值；此時，中央控制電腦循環(huán)判斷接收到的彈簧壓力的數(shù)值是否符合設(shè)定的彈簧壓力數(shù)值，若符合，則中央控制電腦發(fā)出指令至提升機，提升機解開鎖定，釋放沖擊艙體；

4)沖擊艙體在圓柱形非線性彈簧的推送作用下，沿圓柱形管道做直線加速下降運動，待圓柱形非線性彈簧作用力消失后，沖擊艙體做自由落體運動；

5)在沖擊艙體做自由落體運動并撞擊沖擊加速度調(diào)節(jié)器時，光學測速頭接收沖擊速度測試反射光標光信號，速度信號通過數(shù)據(jù)采集處理器傳輸至中央控制電腦，中央控制電腦顯示沖擊艙體撞擊沖擊加速度調(diào)節(jié)器的速度值；

6)沖擊艙體撞擊沖擊加速度調(diào)節(jié)器產(chǎn)生加速度，此時，環(huán)境加速度值傳感器、樣品加速度值傳感器分別感知加速度信號，加速度信號通過數(shù)據(jù)采集處理器傳輸至中央控制電腦，中央控制電腦計算出沖擊艙體撞擊沖擊加速度調(diào)節(jié)器時的環(huán)境加速度值、樣品加速度值，并對數(shù)據(jù)進行記錄、儲存和顯示。

本發(fā)明中沖擊加速度調(diào)節(jié)器所用材料不同，環(huán)境加速度值傳感器所接收到的信號也不同，即通過改變沖擊加速度調(diào)節(jié)器的材質(zhì)可以控制裝置產(chǎn)生可控的加速度值沖擊環(huán)境，然后，再通過環(huán)境加速度值傳感器、樣品加速度值傳感器感知的加速度信號，來測試在緩沖材料防護下精密器件的耐沖擊特性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明裝置可以根據(jù)實際情況來創(chuàng)造可控的高加速度值沖擊環(huán)境，用以檢測在特定高加速度值的沖擊環(huán)境下，受到緩沖材料防護的精密器件的耐沖擊特性。本發(fā)明具有以下特點：

1)采用壓縮圓柱形非線性彈簧的方法獲得初始能量，安全性高；

2)通過沖擊加速度調(diào)節(jié)器與壓縮圓柱形非線性彈簧的協(xié)同作用，用以產(chǎn)生可控的高加速度值沖擊環(huán)境，穩(wěn)定性好；

3)在特定高加速度值沖擊環(huán)境下，將緩沖材料放置在樣品盒下，待測試的精密器件放入樣品盒內(nèi)，利用環(huán)境加速度值傳感器、樣品加速度值傳感器分別接收加速度信號，以此為指標來測試在緩沖材料防護下精密器件的耐沖擊特性，安全可靠，測試精度高，可實現(xiàn)自動化智能控制，大大降低了試驗測試時間，經(jīng)濟實用性好，便于大范圍推廣使用，具有很好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明沖擊艙體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標記說明：

1—底座、2—導(dǎo)向支架、3—飛行軌道、4—沖擊艙體、41—沖擊接觸頭、42—樣品倉底座、43—外殼體、44—樣品盒、45—環(huán)境加速度值傳感器、46—樣品加速度值傳感器、47—潤滑環(huán)、48—提升耳、49—二次沖擊緩沖墊、5—非線性彈簧、6—壓力傳感器、7—可移動沖擊力承受臺、8—沖擊加速度調(diào)節(jié)器、9—數(shù)據(jù)采集處理器、10—中央控制電腦、11—提升機、12—滑動軌道。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例：

如圖1所示，一種用于測定精密器件耐沖擊特性的裝置，該裝置包括底座1、豎直設(shè)置在底座1上的導(dǎo)向支架2、沿豎直方向設(shè)置且與導(dǎo)向支架2固定連接的飛行軌道3、設(shè)置在飛行軌道3上且與飛行軌道3滑動連接的沖擊艙體4、設(shè)置在飛行軌道3頂部且與沖擊艙體4相適配的推送感應(yīng)機構(gòu)、位于沖擊艙體4下方且與底座1滑動連接的可移動沖擊力承受臺7、設(shè)置在可移動沖擊力承受臺7上的沖擊加速度調(diào)節(jié)器8以及分別與沖擊加速度調(diào)節(jié)器8、推送感應(yīng)機構(gòu)電連接的數(shù)據(jù)采集處理器9。

如圖2所示，沖擊艙體4包括沖擊接觸頭41、設(shè)置在沖擊接觸頭41內(nèi)部的環(huán)境加速度值傳感器45、設(shè)置在沖擊接觸頭41頂部的樣品倉底座42、將樣品倉底座42完全包裹在內(nèi)的外殼體43、倒扣在樣品倉底座42上的樣品盒44以及設(shè)置在樣品盒44頂部的樣品加速度值傳感器46，數(shù)據(jù)采集處理器9分別與環(huán)境加速度值傳感器54、樣品加速度值傳感器46電連接。外殼體43與沖擊接觸頭41之間設(shè)有潤滑環(huán)47，并且外殼體43的側(cè)壁上設(shè)有提升耳48，頂部設(shè)有二次沖擊緩沖墊49。

另外，沖擊艙體4的背面還設(shè)有豎向排列的沖擊速度測試反射光標，該沖擊速度測試反射光標為兩個相距為32mm的長方形反光片。

飛行軌道3為軸線與重力線重合的圓柱形管道，該圓柱形管道的背面設(shè)有光學測速頭，該光學測速頭與數(shù)據(jù)采集處理器9電連接。其中，光學測速頭中設(shè)有用于發(fā)送光信號的發(fā)送模塊和用于接收光脈沖編碼信號的接收模塊，其位于圓柱形管道背面。

推送感應(yīng)機構(gòu)包括設(shè)置在圓柱形管道內(nèi)部的非線性彈簧5以及位于圓柱形管道頂部的壓力傳感器6，該壓力傳感器6與數(shù)據(jù)采集處理器9電連接。非線性彈簧5頂端與壓力傳感器6連接，底端為自由端。非線性彈簧5為圓柱形非線性彈簧，其外徑與圓柱形管道的內(nèi)徑相同。

可移動沖擊力承受臺7為砧板，該砧板的底部設(shè)有凸塊，底座1上設(shè)有與凸塊相適配的滑動軌道12，砧板通過滑動軌道12可水平移動地設(shè)置在底座1上。砧板與沖擊接觸頭41的端面相平行。

沖擊加速度調(diào)節(jié)器8設(shè)置在砧板上，并且沖擊加速度調(diào)節(jié)器8的幾何中心與沖擊接觸頭41的幾何中心重合。其中，沖擊加速度調(diào)節(jié)器8為電磁阻尼器、液體阻尼器或片狀粘彈性材料。其中，片狀粘彈性材料可以選自市售的橡膠墊、高密度毛氈墊或高彈性塑料墊。

數(shù)據(jù)采集處理器9包括一多通道高速數(shù)據(jù)采集卡在內(nèi)的硬件和軟件分析系統(tǒng)，其中，軟件分析系統(tǒng)可以是包括希爾伯特-黃算法、主成分分析算法在內(nèi)的沖擊力解析軟件。

在實際設(shè)計時，沖擊艙體4與導(dǎo)向支架2之間設(shè)有提升機11，該提升機11設(shè)有與提升耳48相適配的提升夾槽，沖擊艙體4通過提升機11沿圓柱形管道向上提升移動。

在實際使用時，本實施例裝置使用方法具體包括以下步驟：

1)將緩沖材料放置在沖擊艙體4的樣品盒44下方，將待測試的精密器件放入樣品盒44內(nèi)，將沖擊艙體4放置指定位置處，關(guān)閉儀器門；

2)中央控制電腦10發(fā)出測試開始的指令，提升機11夾持沖擊艙體4沿圓柱形管道做直線向上運動，壓縮圓柱形非線性彈簧5；

3)壓力傳感器6根據(jù)圓柱形非線性彈簧5的壓縮量接收彈簧壓力信號，并在中央控制電腦10中顯示出彈簧壓力數(shù)值；此時，中央控制電腦10循環(huán)判斷接收到的彈簧壓力的數(shù)值是否符合設(shè)定的彈簧壓力數(shù)值，若符合，則中央控制電腦10發(fā)出指令至提升機11，提升機11解開鎖定，釋放沖擊艙體4；

4)沖擊艙體4在圓柱形非線性彈簧5的推送作用下，沿圓柱形管道做直線加速下降運動，待圓柱形非線性彈簧5作用力消失后，沖擊艙體4做自由落體運動；

5)在沖擊艙體4做自由落體運動并撞擊沖擊加速度調(diào)節(jié)器8時，光學測速頭接收沖擊速度測試反射光標光信號，速度信號通過數(shù)據(jù)采集處理器9傳輸至中央控制電腦10，中央控制電腦10顯示沖擊艙體4撞擊沖擊加速度調(diào)節(jié)器8的速度值；

6)沖擊艙體4撞擊沖擊加速度調(diào)節(jié)器8產(chǎn)生加速度，此時，環(huán)境加速度值傳感器45、樣品加速度值傳感器46分別感知加速度信號，加速度信號通過數(shù)據(jù)采集處理器傳9輸至中央控制電腦10，中央控制電腦10計算出沖擊艙體4撞擊沖擊加速度調(diào)節(jié)器8時的環(huán)境加速度值、樣品加速度值，并對數(shù)據(jù)進行記錄、儲存和顯示。

在實際使用時，沖擊加速度調(diào)節(jié)器8所用材料不同，環(huán)境加速度值傳感器45所接收到的信號也不同，即通過改變沖擊加速度調(diào)節(jié)器8的材質(zhì)可以控制裝置產(chǎn)生可控的加速度值沖擊環(huán)境，然后，再通過環(huán)境加速度值傳感器45、樣品加速度值傳感器46感知的加速度信號，來測試在緩沖材料防護下精密器件的耐沖擊特性。

上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。