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1、(10)申请公布号 CN 103592096 A (43)申请公布日 2014.02.19 CN 103592096 A (21)申请号 201310487769.6 (22)申请日 2013.10.17 G01M 7/08(2006.01) (71)申请人 太仓市锐杰实验仪器制造有限公司 地址 215400 江苏省苏州市太仓市璜泾镇荣 文村内 (72)发明人 毛志康 (74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所 ( 普通合伙 ) 32204 代理人 刘燕娇 (54) 发明名称 高速粒子冲击测试仪及其测试方法 (57) 摘要 本发明公开一种高速粒子冲击测试仪， 本发 明通过氮气发生装置、 压力。
2、激发装置、 高压氮气 储存罐、 发射电磁阀、 冲击粒子加入装置、 防掉落 装置、 测速装置和垂直导程管， 本发明通过上述装 置激发的冲击粒子， 使冲击粒子的速度能够到达 180m/s-220m/s， 满足了太空飞行器外壳、 真空状 态下高速运转的离心器的冲击测试要求。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103592096 A CN 103592096 A 1/2 页 2 1. 一种高速粒子冲击测试仪， 其特征在于 ： 包括 ： 氮气。
3、发生装置 （1） 、 压力激发装置 （2） 、 高压氮气储存罐 （3） 、 发射电磁阀 （4） 、 冲击粒子加入装置 （5） 、 防掉落装置 （6） 、 测速装 置和垂直导程管 （13） ； 所述压力激发装置 （2） 位于所述氮气发生装置 （1） 与高压氮气储存罐 （3） 之间 ； 所述 发射电磁阀 （4） 位于高压氮气储存罐 （3） 出气口 ； 所述发射电磁阀 （4） 出气端连接垂直导程 管 （13） ， 垂直导程管 （13） 上端靠近发射电磁阀 （4） 出气端处径向设有冲击粒子加入口， 该 冲击粒子加入口与冲击粒子加入装置 （5） 连接 ； 所述冲击粒子加入口下方设有防掉落装置 （6） ；。
4、 所述防掉落装置 （6） 下方的垂直导程管上设有测速装置 ； 所述测速装置的测试启始装 置 （7） 紧靠防掉落装置 （6） ， 所述测速装置的测试终止装置 （8） 靠近垂直导程管 （13） 尾端 ； 所述垂直导程管 （13） 尾端连接试验箱 （9） 。 2.根据权利要求1所述的高速粒子冲击测试仪， 其特征在于 ： 包括 ： 与高压氮气储存罐 （3） 连接的压力测试仪 （12） 。 3. 根据权利要求 2 所述的高速粒子冲击测试仪， 其特征在于 ： 包括 ： 整形电路 （10） 和 与整形电路连接的 PLC 控制器 （11） ； 所述整形电路分别与氮气发生装置 （1） 、 压力测试仪 （12） 。
5、、 高压氮气储存罐 （3） 、 发射电磁阀 （4） 、 冲击粒子加入装置 （5） 、 防掉落装置 （6） 、 测速 装置电连接。 4.根据权利要求3所述的高速粒子冲击测试仪， 其特征在于 ： 所述压力激发装置 （2） 包 括 ： 过滤器、 控制增压的加压电磁阀、 增压泵 ； 所述氮气发生装置 （1） 连接所述过滤器， 所述 过滤器连接所述加压电磁阀， 所述加压电磁阀连接所述增压泵， 所述增压泵与高压氮气储 存罐 （3） 进气口连接。 5.根据权利要求2所述的高速粒子冲击测试仪， 其特征在于 ： 所述冲击粒子加入口 （5） 中的冲击粒子为 ： 6mm 的钢珠或玻璃珠。 6.根据权利要求2所述的高。
6、速粒子冲击测试仪， 其特征在于 ： 所述整形电路 （8） 由运算 放大器组成的电压比较器并加入正反馈构成的施密特触发器组成。 7.根据权利要求2所述的高速粒子冲击测试仪， 其特征在于 ： 所述测速装置包括 ： 测试 启始装置 （7） 和测试终止装置 （8） ； 所述测试启始装置 （7） 为第一对发光二极管 ； 所述测试 终止装置 （8） 包括 ： 第二对发光二极管， 以及与上述两对发光二极管光耦合并接收信号的 处理器。 8. 一种采用高速粒子冲击测试仪的高速粒子冲击测试方法， 其特征在于， 具体步骤如 下 ： （1） 启动高速粒子冲击测试仪， 高速粒子冲击测试仪中氮气发生装置 （1） 产生氮气。
7、 ； （2） 产生的氮气经过压力激发装置 （2） 加压后存入高压氮气储存罐 （3） ， 所述高压氮气 储存罐 （3） 内压力范围为 10t/m3-15t/m3； （3） 冲击粒子加入装置 （5） 将粒子从冲击粒子加入口加入垂直导程管 （13） 中， 通过防 掉落装置 （6） 使粒子悬停在垂直导程管 （13） 内的冲击粒子加入口处 ； （4） 启动发射电磁阀 （4） ， 激发粒子高速运动穿过垂直导程管 （13） 进入试验箱 （9） ； 粒 子在经过测速装置时， 测速装置测量粒子运行速度。 9. 一种采用如权利要求 4 所述的高速粒子冲击测试仪的高速粒子冲击测试方法， 其特 征在于， 具体步骤如下。
8、 ： 权 利 要 求 书 CN 103592096 A 2 2/2 页 3 （1） 启动高速粒子冲击测试仪， PLC 控制器 （11） 通过整形电路 （10） 发出控制信号， 启 动高速粒子冲击测试仪中的氮气发生装置 （1） 产生氮气 ； （2） PLC 控制器 （11） 通过整形电路 （10） 控制压力激发装置 （2） 运转， 对产生的氮气进 行过滤、 加压后存入高压氮气储存罐 （3） ， 通过压力激发装置 （2） 内的加压电磁阀将所述高 压氮气储存罐 （3） 内的压力范围控制在 10t/m3-15t/m3； （3） PLC 控制器 （11） 通过整形电路 （10） 控制冲击粒子加入装置 （。
9、5） 将粒子从冲击粒子 加入口加入到垂直导程管 （13） 中， 并通过防掉落装置 （6） 使粒子悬停在垂直导程管 （13） 内 冲击粒子加入口处， 在发射电磁阀 （4） 未开启时， 垂直导程管 （13） 内处于真空状态 ； （4） PLC 控制器 （11） 通过整形电路 （10） 启动发射电磁阀 （4） ， 激发粒子高速运动穿过 垂直导程管 （13） 进入试验箱 （9） ； 粒子在经过测速装置时， 测速装置测量粒子运行速度， 并 将测试到的粒子速度通过整形电路 （10） 返回到 PLC 控制器 （11） 中。 权 利 要 求 书 CN 103592096 A 3 1/3 页 4 高速粒子冲击测。
10、试仪及其测试方法 技术领域 0001 本发明涉及一种在真空状态下的对物体进行抗冲击能力测试的高速粒子冲击测 试仪， 特别适用于太空飞行器外壳、 真空状态下高速运转的离心器的冲击测试仪， 及其测试 方法。 背景技术 0002 太空中的飞船、 真空状态下高速运转的离心器在使用过程中会不断遇到撞击， 如 何保证使用过程中能够承受住一定范围内的撞击力度， 这就需要对生产制造出的产品进行 冲击测试， 达到测试标准的属于合格产品， 以确保生产出的产品符合指标， 使用安全。目前 有很多测试手段用于冲击性测试， 但是对于要求冲击测试粒子在真空状态下达到 180m/s 以上的冲击速度， 目前的测试仪在真空状态下。
11、实现这个冲击速度。 发明内容 0003 发明目的 ： 本发明的目的是为了解决现有技术的不足， 提供一种高速粒子冲击测 试仪， 该测试仪的粒子在真空状态下的冲击速度能够达到 180m/s-220m/s， 同时本发明还提 供了采用上述高速粒子冲击测试仪的冲击测试方法。 0004 技术方案 ： 为了实现以上目的， 本发明所述的包括 ： 氮气发生装置、 压力激发装 置、 高压氮气储存罐、 发射电磁阀、 冲击粒子加入装置、 防掉落装置、 测速装置和垂直导程 管 ； 所述压力激发装置位于所述氮气发生装置与高压氮气储存罐之间 ； 所述发射电磁阀位 于高压氮气储存罐出气口 ； 所述发射电磁阀出气端连接垂直导程。
12、管， 垂直导程管上端靠近 发射电磁阀出气端处径向设有冲击粒子加入口， 该冲击粒子加入口与冲击粒子加入装置连 接 ； 所述冲击粒子加入口下方设有防掉落装置 ； 所述防掉落装置下方的垂直导程管上设有 测速装置 ； 所述测速装置的测试启始装置紧靠防掉落装置， 所述测速装置的测试终止装置 靠近垂直导程管尾端 ； 所述垂直导程管尾端连接试验箱。 0005 本发明的工作原理是 ： 通过采用氮气环境模拟太空中的环境， 通过对氮气加压冲 击粒子， 使粒子达到 180m/s-220m/s 的高速状态， 从垂直导程管直接进入真空试验箱中进 行装置测试。 0006 本发明中还包括 ： 与高压氮气储存罐连接的压力测试。
13、仪， 所述压力测试仪可位于 高压氮气储存罐内或高压氮气储存罐外部， 压力测试仪对高压氮气储存罐内的气压进行采 样， 采用后通过压力测试仪中的处理器计算出其压力值， 如果压力范围不在 10t/m3-15t/m3 之间， 控制压力激发装置， 使输出气压达到设定值。 0007 本发明还包括 ： 整形电路和与整形电路连接的 PLC 控制器 ； 所述整形电路分别与 氮气发生装置、 压力激发装置、 压力测试仪、 发射电磁阀、 冲击粒子加入装置、 防掉落装置、 测速装置电连接 ； 所述 PLC 控制器通过整形电路控制氮气发生装置、 压力激发装置、 压力测 试仪、 发射电磁阀、 冲击粒子加入装置、 防掉落装置。
14、和测速装置的启动和关闭 ； 压力测试仪 和测速装置通过整形电路将高压氮气储存罐内实时压力值、 粒子的运动速度反馈至 PLC 控 说 明 书 CN 103592096 A 4 2/3 页 5 制器。 本发明中所述压力激发装置包括 ： 过滤器、 控制增压的加压电磁阀、 增压泵 ； 所述氮气 发生装置连接所述过滤器， 所述过滤器连接所述加压电磁阀， 所述加压电磁阀连接所述增 压泵， 所述增压泵与高压氮气储存罐进气口连接。本发明中通过压力激发装置对产生的氮 气进行过滤、 加压， 当高压氮气储存罐不要要求范围内时加压电磁阀控制增压泵调节输出 氮气压力。 0008 本发明中所述冲击粒子加入口中的冲击粒子为。
15、 6mm 的钢珠或玻璃珠。 0009 本发明中所述整形电路由运算放大器组成的电压比较器并加入正反馈构成的施 密特触发器组成。 0010 本发明中所述测速装置包括 ： 测试启始装置和测试终止装置 ； 所述测试启始装置 为第一对发光二极管 ； 所述测试终止装置包括 ： 第二对发光二极管， 以及与上述两对发光 二极管光耦合并接收信号的处理器， 处理器将得出的粒子速度送至 PLC 控制器。 0011 本发明中所述防掉落装置为固定于垂直固定于垂直导程管内壁的超薄弹性薄膜， 薄膜宽度为 0.5mm ； 超薄弹性薄膜的使用使粒子能够悬停在防掉落装置上方， 发射电磁阀 打开， 高压氮气冲击粒子时， 超薄弹性薄。
16、膜在压力的作用下弯曲贴合垂直导程管内壁， 发射 电磁阀关闭， 超薄弹性薄膜在弹力的作用下恢复垂直于垂直导程管内壁的状态。 0012 本发明中所述防掉落装置包括， 卡簧片和卡片收缩气缸， 卡簧片与卡片收缩气缸 的收缩杆连接， 初始状态伸缩杆伸出卡簧片卡住粒子， 发射电磁阀打开的同时， 伸缩杆拉伸 卡簧片回缩， 粒子被高速氮气送出。 0013 本发明公开了一种采用高速粒子冲击测试仪的高速粒子冲击测试方法， 其中， 所述的高速粒子冲击测试仪的结构包括 ： 氮气发生装置、 压力激发装置、 高压氮 气储存罐、 发射电磁阀、 冲击粒子加入装置、 防掉落装置、 测速装置、 垂直导程管和压力测试 仪 ； 该方。
17、法的具体步骤如下 ： （1） 启动高速粒子冲击测试仪， 高速粒子冲击测试仪中氮气发生装置产生氮气 ； （2） 产生的氮气经过压力激发装置加压后存入高压氮气储存罐， 所述高压氮气储存罐 内压力范围为 10t/m3-15t/m3； （3） 冲击粒子加入装置将粒子从冲击粒子加入口加入垂直导程管中， 通过防掉落装置 使粒子悬停在垂直导程管内的冲击粒子加入口处 ； （4） 启动发射电磁阀， 激发粒子高速运动穿过垂直导程管进入试验箱 ； 粒子在经过测速 装置时， 测速装置测量粒子运行速度。 0014 本发明中还公开了一种采用高速粒子冲击测试仪的高速粒子冲击测试方法， 其 中， 所述的高速粒子冲击测试仪的结。
18、构包括 ： 氮气发生装置、 压力激发装置、 高压氮气储存 罐、 发射电磁阀、 冲击粒子加入装置、 防掉落装置、 测速装置、 垂直导程管、 压力测试仪、 整形 电路和与整形电路连接的 PLC 控制器 ； 该方法的具体步骤如下 ： （1） 启动高速粒子冲击测试仪， PLC 控制器通过整形电路发出控制信号， 启动高速粒子 冲击测试仪中的氮气发生装置产生氮气 ； （2） PLC 控制器通过整形电路控制压力激发装置运转， 对产生的氮气进行过滤、 加压后 说 明 书 CN 103592096 A 5 3/3 页 6 存入高压氮气储存罐， 通过压力激发装置内的加压电磁阀将所述高压氮气储存罐内的压力 范围控制。
19、在 10t/m3-15t/m3； （3） PLC 控制器通过整形电路控制冲击粒子加入装置将粒子从冲击粒子加入口加入到 垂直导程管中， 并通过防掉落装置使粒子悬停在垂直导程管内冲击粒子加入口处， 在发射 电磁阀未开启时， 垂直导程管内处于真空状态 ； （4） PLC 控制器通过整形电路启动发射电磁阀， 激发粒子高速运动穿过垂直导程管进入 试验箱 ； 粒子在经过测速装置时， 测速装置测量粒子运行速度， 并将测试到的粒子速度通过 整形电路返回到 PLC 控制器中。 本发明中采用气体为氮气， 氮气为惰性气体。 0015 有益效果 ： 本发明与现有技术相比具有以下优点 ： 本发明激发的冲击粒子速度能够在。
20、真空状态下到达 180m/s-220m/s， 实现了对太空飞 行器外壳或真空状态下高速运转的离心器的撞击测试要求， 同时保证了测试精度。 附图说明 0016 图 1 为本发明的结构示意图。 具体实施方式 0017 下面结合具体实施例， 进一步阐明本发明， 应理解这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围， 在阅读了本发明之后， 本领域技术人员对本发明的各种等价 形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。 0018 实施例 如图 1 所示的一种高速粒子冲击测试仪， 包括 ： 氮气发生装置 1、 压力激发装置 2、 高压 氮气储存罐 3、 发射电磁阀 4、 冲击粒子加入装置 5、 。
21、防掉落装置 6、 测速装置、 压力测试仪 12 和垂直导程管 13 ； 采用上述高速粒子冲击测试仪的冲击测试方法， 具体步骤如下 ： （1） 启动高速粒子冲击测试仪， PLC 控制器 11 通过整形电路 10 发出控制信号， 启动高 速粒子冲击测试仪中的氮气发生装置 1 产生氮气 ； （2） PLC 控制器 11 通过整形电路 10 控制压力激发装置 2 运转， 对产生的氮气进行过 滤、 加压后存入高压氮气储存罐 3， 通过压力激发装置 2 内的加压电磁阀将所述高压氮气储 存罐 3 内的压力范围控制在 10t/m3-15t/m3； （3） PLC 控制器 11 通过整形电路 10 控制冲击粒子加入装置 5 将粒子从冲击粒子加入 口加入到垂直导程管 13 中， 并通过防掉落装置 6 使粒子悬停在垂直导程管 13 内冲击粒子 加入口处， 在发射电磁阀 4 未开启时， 垂直导程管 13 内处于真空状态 ； （4） PLC 控制器 11 通过整形电路 10 启动发射电磁阀 4， 激发粒子高速运动穿过垂直导 程管 13 进入试验箱 9 ； 粒子在经过测速装置时， 测速装置测量粒子运行速度， 并将测试到的 粒子速度通过整形电路 10 返回到 PLC 控制器 11 中。 说 明 书 CN 103592096 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103592096 A 7 。