一种后峰锯齿波形发生器 专利技术说明

测量装置的制造及其应用技术1.本发明涉及发生器技术领域，具体涉及一种后峰锯齿波形发生器。背景技术：2.军民产品在使用过程中常常伴随着冲击载荷的作用，如弹箭运输与发射、手机硬盘跌落、飞行器着陆等等。恶劣的冲击环境严重威胁着此类敏感器件的安全，可能对其造成不可修复的损害，是危害设备安全性和可靠性的主要因素之一。有效模拟冲击环境，对相关敏感的器件进行地面冲击模拟试验是设备投入使用前必不可少的阶段。通过对冲击环境遥测统计，国内外制定了相关的冲击试验方法和冲击波形指标，包括利用垂直/水平冲击试验机模拟半正弦(gjb150a已取消)、后峰锯齿、梯形冲击波等。至此，冲击试验逐渐成为模拟冲击环境、考核相关产品设备的主要方式。在时域描述的冲击波形中，半正弦冲击波多用于描述系统碰撞并反弹的冲击效应；后峰锯齿冲击波更多用于模拟设备的非弹性碰撞，如产品自由跌落，飞行器着陆等工况，且后峰锯齿波形具有更加均匀的频谱成分，能够有效地模拟复杂的冲击环境，成为当前使用较广泛的冲击波形之一。3.现有技术中，在进行后峰锯齿冲击波形实验时，通过赋予冲击锤一定的初速度，使冲击锤撞击后峰锯齿波形发生器，后峰锯齿波形发生器通常使用铅锥，由于铅锥波形发生器的不可恢复变形，冲击锤能够产生所需的后峰锯齿波形。但是铅锥波形发生器的可控性较差，在进行后峰锯齿冲击波形实验时，需要使用多个不同规格不同形状的铅锥波形发生器，使用后的铅锥波形发生器无法重复使用，由于铅锥波形发生器的设计参数复杂和不可重复使用，导致后峰锯齿冲击波形实验效率低和成本高。技术实现要素：4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中进行后峰锯齿冲击波形实验时，需要使用多种不同规格不同形状的铅锥波形发生器，导致后峰锯齿冲击波形实验效率低和成本高。5.为此，本发明提出一种后峰锯齿波形发生器，包括：6.基架，固定设置在底座上；7.冲击结构，可移动设置所述基架上；所述冲击结构上固定设置加速度传感器；8.响应件，对应所述冲击结构设置在所述底座上；所述响应件内开设适于放置非牛顿流体的容纳腔；所述冲击结构在外力的驱动下适于朝向所述响应件方向冲击所述非牛顿流体或远离所述响应件。9.进一步的，所述非牛顿流体为剪切增稠液。10.进一步的，所述冲击结构包括安装座和冲击锤；所述冲击锤可拆卸设置在所述安装座上；所述安装座可移动设置在所述基架上。11.进一步的，所述冲击锤冲击所述非牛顿流体的锤头冲击端呈楔形。12.进一步的，所述冲击锤冲击所述非牛顿流体的锤头冲击端呈圆弧形。13.进一步的，所述冲击锤冲击所述非牛顿流体的锤头冲击端呈圆锥形。14.进一步的，所述安装座上可拆卸设置有配重块。15.进一步的，所述冲击锤的连接端对应所述安装座设置有多个安装孔。16.进一步的，还包括导向件，至少一个所述导向件固定设置在所述基架上；所述安装座上对应所述导向件开设有导向孔，所述导向件穿过所述导向孔。17.进一步的，还包括限位结构，所述限位结构可移动设置在所述基架上；所述限位结构上移动设置有限位端，所述限位端在支撑冲击结构的支撑状态和脱离冲击结构的释放状态之间切换。18.本发明技术方案，具有如下优点：19.1.本发明提供的后峰锯齿波形发生器，包括：基架、冲击结构和响应件。基架固定设置在底座上。冲击结构可移动设置在基架上。冲击结构上固定设置有加速度传感器，通过加速度传感器来识别冲击结构的加速度。响应件设置在底座上，响应件对应冲击结构设置。响应件内开设有容纳腔，容纳腔内适于容纳非牛顿流体。冲击结构在外力的驱动下适于朝向响应件方向冲击非牛顿流体或远离响应件。20.此后峰锯齿波形发生器，通过赋予冲击结构一定的初速度，使冲击结构以一定速度正向撞击非牛顿流体，在撞击的一瞬间，后峰锯齿波形将在冲击结构中产生使冲击结构减速，即产生一定的加速度响应。当冲击结构的速度降为零时，即冲击结构达到受力平衡，加速度降为零，完成后峰锯齿冲击波形模拟。在实验过程中，可以通过调整非牛顿流体的浓度，实现不同的力学特性，来调整后峰锯齿波形的脉宽和幅值。通过调整冲击结构的冲击速度，能够获得不同形状的后峰锯齿波形信号。在进行后峰锯齿冲击波形实验时，无需使用多个不同规格不同形状的铅锥波形发生器，可以通过配比相应浓度的非牛顿流体来改变后峰锯齿波形状，以此产生不同指标的冲击波形。并且，非牛顿流体无具体形状，可多次重复使用，提高后峰锯齿冲击波形实验效率，降低实验成本。21.2.本发明提供的后峰锯齿波形发生器，非牛顿流体为剪切增稠液，剪切增稠液的力学特性体现在，其流体内部的粘度系数随着剪切率的增加而增加。因此，在冲击结构初始撞击时，速度最大，粘度最大，作用力逐步增加，最后卸载。其力学响应信号符合后峰锯齿波的特征。并且剪切增稠液具有成本低、可重复利用，无毒无污染等优点，进一步有效提高后峰锯齿冲击波形实验效率，降低实验成本。22.3.本发明提供的后峰锯齿波形发生器，冲击结构包括安装座和冲击锤，冲击锤可拆卸设置在安装座上，安装座可移动设置在基架上。由于冲击锤可拆卸设置在安装座上，所以可以更换不同形状的冲击锤。在实验过程中，可以通过更换不同形状的冲击锤来调整后峰锯齿波形的脉宽和幅值。即通过更换冲击锤的形状参数和非牛顿流体的浓度，以及冲击锤的冲击速度，能够获得不同形状的后峰锯齿波形信号。进一步提高后峰锯齿冲击波形实验效率。23.4.本发明提供的后峰锯齿波形发生器，冲击锤冲击非牛顿流体的一端为锤头冲击端，锤头冲击端呈楔形。通过将锤头冲击端设置呈楔形，使冲击结构产生的后峰锯齿波峰值点靠后。以便于产生不同指标的后峰锯齿冲击波形，进一步提高后峰锯齿冲击波形实验效率。24.5.本发明提供的后峰锯齿波形发生器，冲击锤冲击非牛顿流体的一端为锤头冲击端，锤头冲击端呈圆弧形。通过将锤头冲击端设置呈圆弧形，使冲击结构产生的后峰锯齿波峰值点靠前。以便于产生不同指标的后峰锯齿冲击波形，进一步提高后峰锯齿冲击波形实验效率。25.6.本发明提供的后峰锯齿波形发生器，冲击锤冲击非牛顿流体的一端为锤头冲击端，锤头冲击端呈圆锥形。通过将锤头冲击端设置呈圆锥形，使冲击结构产生的后峰锯齿波峰值点位于中间区域。以便于产生不同指标的后峰锯齿冲击波形，进一步提高后峰锯齿冲击波形实验效率。26.7.本发明提供的后峰锯齿波形发生器，安装座上可拆卸设置有配重块，在实验过程中，可以通过设置配重块来调整冲击结构的自身质量，不同质量的冲击结构撞击非牛顿流体，产生不同的后峰锯齿冲击波形模拟信号，进一步提高实验效率。27.8.本发明提供的后峰锯齿波形发生器，冲击锤的连接端对应安装座设置多个安装孔，以便于更换安装座上的冲击锤。同时，设置多个安装孔保证冲击锤稳定固定在安装座上，防止撞击过程中冲击锤脱落或偏移。28.9.本发明提供的后峰锯齿波形发生器，还包括导向件，基架上固定设置导向件，导向件至少设置一个。安装座上设置有导向孔，导向孔对应导向件设置，导向件穿过导向孔。冲击结构在冲击非牛顿流体时，冲击结构沿导向件方向移动，保证冲击结构正向冲击非牛顿流体，防止冲击结构在移动的过程中出现偏移。29.10.本发明提供的后峰锯齿波形发生器，还包括限位结构，限位结构可移动设置在基架上，限位结构上移动设置有限位端，限位端在支撑冲击结构的支撑状态和脱离冲击结构的释放状态之间切换。通过限位结构来支撑和释放冲击结构，提高实验的精确性。附图说明30.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。31.图1为本发明实施例1中后峰锯齿波形发生器的结构示意图；32.图2为本发明实施例1中后峰锯齿波形发生器的限位结构放大示意图；33.图3为本发明实施例1中后峰锯齿波形发生器的平面示意图；34.图4为本发明实施例1中后峰锯齿波形发生器中冲击结构的结构示意图；35.图5为本发明实施例1中后峰锯齿波形发生器中冲击锤的结构示意图；36.图6为本发明实施例1中后峰锯齿波形发生器中冲击锤的结构示意图；37.图7为本发明实施例1中后峰锯齿波形发生器中冲击锤的结构示意图；38.图8为本发明实施例1中后峰锯齿波形发生器实测得的典型后峰锯齿波数据图；39.图9为本发明实施例1中后峰锯齿波形发生器实测得的典型后峰锯齿波数据图。40.附图标记说明：41.1、基架；2、底座；3、导向件；42.4、冲击结构；401、安装座；4011、导向孔；4012、连接件；4013、加速度传感器；4014、配重块；402、冲击锤；4021、安装孔；4022、锤头冲击端；43.5、响应件；6、限位结构；601、限位端。具体实施方式44.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。45.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。46.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。47.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。48.实施例149.本实施例提供一种后峰锯齿波形发生器，如图1、图3和图4所示，包括：基架1、冲击结构4和响应件5。基架1固定设置在底座2上。冲击结构4可移动设置在基架1上。冲击结构4上固定设置有加速度传感器4013，通过加速度传感器4013来识别冲击结构4的加速度。响应件5设置在底座2上，响应件5对应冲击结构4设置。响应件5内开设有容纳腔，容纳腔内适于容纳非牛顿流体。冲击结构4在外力的驱动下适于朝向响应件5方向冲击非牛顿流体或远离响应件5。例如：可以通过机械驱动装置赋予冲击结构4一定的初速度。还可以通过人工驱动冲击结构4。50.具体的，如图1和图3所示，可以将响应件5设置在冲击结构4的正下方，即垂直冲击实验。通过驱动装置或人工将冲击结构4移动至一定高度，使冲击结构4自由下坠冲击非牛顿流体，完成后峰锯齿冲击波形模拟。51.此后峰锯齿波形发生器，通过赋予冲击结构4一定的初速度，使冲击结构4以一定速度正向撞击非牛顿流体，在撞击的一瞬间，后峰锯齿波形将在冲击结构4中产生使冲击结构4减速，即产生一定的加速度响应。当冲击结构4的速度降为零时，即冲击结构4达到受力平衡，加速度降为零，完成后峰锯齿冲击波形模拟。在实验过程中，可以通过调整非牛顿流体的浓度，实现不同的力学特性，来调整后峰锯齿波形的脉宽和幅值。通过调整冲击结构4的冲击速度，能够获得不同形状的后峰锯齿波形信号。在进行后峰锯齿冲击波形实验时，无需使用多个不同规格不同形状的铅锥波形发生器，可以通过配比相应浓度的非牛顿流体来改变后峰锯齿波形状，以此产生不同指标的冲击波形。并且，非牛顿流体无具体形状，可多次重复使用，提高后峰锯齿冲击波形实验效率，降低实验成本。52.具体的，非牛顿流体为剪切增稠液，剪切增稠液的力学特性体现在，其流体内部的粘度系数随着剪切率的增加而增加。因此，在冲击结构4初始撞击时，速度最大，粘度最大，作用力逐步增加，最后卸载。其力学响应信号符合后峰锯齿波的特征。并且剪切增稠液具有成本低、可重复利用，无毒无污染等优点，进一步有效提高后峰锯齿冲击波形实验效率，降低实验成本。53.具体的，如图4所示，冲击结构4包括安装座401和冲击锤402，冲击锤402可拆卸设置在安装座401上，冲击锤402可通过螺栓等连接件4012可拆卸设置在安装座401上。安装座401可移动设置在基架1上。由于冲击锤402可拆卸设置在安装座401上，所以可以更换不同形状的冲击锤402。在实验过程中，可以通过更换不同形状的冲击锤402来调整后峰锯齿波形的脉宽和幅值。即通过更换冲击锤402的形状参数和非牛顿流体的浓度，以及冲击锤402的冲击速度，能够获得不同形状的后峰锯齿波形信号。进一步提高后峰锯齿冲击波形实验效率。54.具体的，如图7所示，冲击锤402冲击非牛顿流体的一端为锤头冲击端4022，锤头冲击端4022呈楔形。通过将锤头冲击端4022设置呈楔形，使冲击结构4产生的后峰锯齿波峰值点靠后。以便于产生不同指标的后峰锯齿冲击波形，进一步提高后峰锯齿冲击波形实验效率。55.具体的，如图4所示，安装座401上可拆卸设置有配重块4014，在实验过程中，可以通过设置配重块4014来调整冲击结构4的自身质量，不同质量的冲击结构4撞击非牛顿流体，产生不同的后峰锯齿冲击波形模拟信号，进一步提高实验效率。例如：在安装座401上设置连接孔，配重块4014上对应连接孔设置有贯穿孔，通过连接件4012将配重块4014固定设置在安装座401上。连接件4012可以是螺栓等。其中，安装座401上可以设置多个连接件4012，保证配重块4014稳定固定在安装座401上。56.具体的，如图4-图7所示，冲击锤402的连接端对应安装座401设置多个安装孔4021，以便于更换安装座401上的冲击锤402。同时，设置多个安装孔4021保证冲击锤402稳定固定在安装座401上，防止撞击过程中冲击锤402脱落或偏移。57.具体的，如图1和图3所示，还包括导向件3，基架1上固定设置导向件3，导向件3至少设置一个。导向件3可以是导向杆。安装座401上设置有导向孔4011，导向孔4011对应导向件3设置，导向件3穿过导向孔4011。即冲击结构4能够沿导向件3方向移动。冲击结构4在冲击非牛顿流体时，冲击结构4沿导向件3方向移动，保证冲击结构4正向冲击非牛顿流体，防止冲击结构4在移动的过程中出现偏移。如图1所示，基架1上固定设置两个导向件3，安装座401能够沿导向件3的轴向移动。58.具体的，如图2所示，还包括限位结构6，限位结构6可移动设置在基架1上，限位结构6上移动设置有限位端601，限位端601在支撑冲击结构4的支撑状态和脱离冲击结构4的释放状态之间切换。通过限位结构6来支撑和释放冲击结构4，提高实验的精确性。例如：限位端601可伸缩设置在限位结构6上，限位结构6内设置有驱动件，通过驱动件驱动限位端601伸缩。当驱动件驱动限位端601朝向冲击结构4方向移动时，限位端601与冲击结构4接触，限位端601将冲击结构4支撑在固定的位置；当驱动件驱动限位端601远离冲击结构4方向移动时，限位端601与冲击结构4分离，此时，限位端601无法支撑冲击结构4，冲击结构4会朝向非牛顿流体撞击。59.具体的，导向件3与基架1的接触处还可以设置缓冲垫，防止冲击结构4撞击基架1顶部，导致基架1或冲击结构4受损。60.具体的，底座2上还可以设置多个吊环，当需要搬运后峰锯齿波形发生器时，将行吊上的挂钩穿过吊环，将整个后峰锯齿波形发生器提升运输。61.具体的，底座2上还可以设置凹槽，凹槽用于安装支撑地脚。将支撑地脚沿着凹槽底部的螺纹孔安装，来支撑后峰锯齿波形发生器，保证后峰锯齿波形发生器固定稳定。62.后峰锯齿波形发生器的工作原理是：63.选择合适形状的冲击锤402，将冲击锤402安装在安装座401上，使冲击锤402能够沿竖直的导向件3方向自由运动。将制备完成的剪切增稠液放置在响应件5的容纳腔内，并将响应件5放置在冲击结构4的正下方位置。通过驱动装置将冲击结构4沿导向件3方向提升至指定高度，将其自由释放，使冲击锤402与剪切增稠液发生碰撞。冲击锤402与剪切增稠液碰撞时，加速度传感器4013开始采集冲击锤402的冲击响应信号，达到后峰锯齿冲击模拟试验的目的。在实验过程中，可以通过改变冲击锤402的形状和跌落高度，得到不同形状的后峰锯齿波形；同时，改变剪切增稠液的浓度也可以调整后峰锯齿波形形状。结合两种调整方式，能够更加方便的调整后峰锯齿波形形状。实测得到典型后峰锯齿波如图8和图9所示。64.作为实施例1的第一个可替换的实施方式，可以将响应件5和冲击结构4设置在同一水平面上，即水平冲击实验。通过驱动装置赋予冲击结构4一定的初速度，使冲击结构4撞击非牛顿流体，完成后峰锯齿冲击波形模拟。65.作为进一步变形，响应件5和冲击结构4还可以设置在同一倾斜平面上，通过驱动装置赋予冲击结构4一定的初速度，使冲击结构4撞击非牛顿流体，完成后峰锯齿冲击波形模拟。66.作为实施例1的第二个可替换的实施方式，冲击锤402还可以通过卡扣可拆卸设置在安装座401上，以便于更换不同形状的冲击锤402。67.作为实施例1的第三个可替换的实施方式，如图5所示，冲击锤402冲击非牛顿流体的一端为锤头冲击端4022，锤头冲击端4022还可以设置呈圆弧形。通过将锤头冲击端4022设置呈圆弧形，使冲击结构4产生的后峰锯齿波峰值点靠前。以便于产生不同指标的后峰锯齿冲击波形，进一步提高后峰锯齿冲击波形实验效率。68.作为进一步变形，如图6所示，锤头冲击端4022还可以设置呈圆锥形。通过将锤头冲击端4022设置呈圆锥形，使冲击结构4产生的后峰锯齿波峰值点位于中间区域。以便于产生不同指标的后峰锯齿冲击波形，进一步提高后峰锯齿冲击波形实验效率。69.作为实施例1的第四个可替换的实施方式，限位端601可转动设置在限位结构6上。限位结构6内设置有驱动件，驱动件驱动限位端601转动。当驱动件驱动限位端601朝向冲击结构4转动时，且限位端601与冲击结构4接触，限位端601将冲击结构4支撑在固定位置；当驱动件驱动限位端601反向转动时，限位端601远离冲击结构4，此时，限位端601与冲击结构4分离，限位端601无法支撑冲击结构4，冲击结构4处于释放状态朝向非牛顿流体方向撞击。70.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。









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