专利名称：空投或跳伞过载测试装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及测试装置，特别是一种用于测量并记录空投或跳伞过程中重物或人体所受到的冲击力大小的装置。
背景技术：
空投或跳伞是一种高危险性活动，在整个过程中开伞和着陆时的过载冲击会损坏物资或危害人体。开伞和着陆时的冲击力是一种瞬时冲击力，因此要预防冲击过载所造成的损伤，就必须知道过载值的大小。国外的一些研究人员为了获得降落伞开伞和着陆过程中的相关数据，采用了大量模拟试验的测量方法。国内现用于对降落伞开伞和着陆过载测试的系统主要有两类一类是机械测量，其使用压力传感器直接记录；另一类是电测量，其利用加速度传感器进行数据采集，显示过载参数。采用机械测量原理的过载测试仪由于机械测量的工作频率低，基本都不大于30HZ，在记录快速变化的加速度值时会出现数据丢失的现象，正逐步被电测系统所取代。目前应用广泛的电测系统有DC-I电测系统，但一般用于开伞频率比较低的回收伞和阻力伞的测试；还有基于8051单片机的数据采集器，可对多路传感器进行采集，采样频率较高，信号经处理后存储在Flash存储器中，虽然成本低、体积小、携带方便，但是由于单片机数据存储器容量有限，总采样时间过短，不能采集整个空投或跳伞过程中的数据，同样会造成数据丢失的现象。因此一种成本低廉、体积小巧、可精确模拟整个空投或跳伞过程中的运动轨迹和动态行为的空投或跳伞过载测试装置是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种空投或跳伞过载测试装置，以解决已有的降落伞开伞和着陆过载测试系统数据不精确甚至数据丢失的问题。本发明解决其技术问题采用以下的技术方案
本发明提供的空投或跳伞过载测试装置设有功能电路，该功能电路包括单片机主控制电路、三维加速度测量电路及Flash存储电路，该测试装置绑在空投物或跳伞人身上，到着陆前的这段时间内，通过三维加速度测量电路把测得的三维数据传给单片机主控电路进行处理，然后存储到Flash存储电路中，着陆后由计算机对存储电路中的三维数据进行分析处理，通过加速度变化曲线能得出空投或跳伞过程中的受力情况。所述单片机主控制电路通过AVR单片机控制数据的采集和存取，并控制本装置与计算机的数据交换和处理。所述三维加速度测量电路包括三维加速度传感器及其外围电路，其中三维加速度传感器通过X、Y、Z三轴线分别与单片机三个A/D输入口相连传输检测数据，由单片机主控电路控制采集空投或跳伞过程中X轴、Y轴和Z轴的加速度；三轴线应接滤波电容，以消除干扰。
所述的三维加速度传感器可以采用三维加速度传感器ADXL326。本测试装置设有减震设计的时钟电路，所述减震设计为时钟电路独立装在小板上，采用抗震性好的频率为7. 3728MHz石英晶体与反相器构成晶体振荡电路，并与所述装置的功能电路阻尼连接，削弱冲击带来的震动。 本测试装置设有一个带有电源开关的电源电路，由9V可充锂电池供电再经过电压转换变成各功能电路需要的5V或3. 3V电源；当电源开关闭合时，单片机主控电路不通电，通过外接的一个拉绳触发开关在空投或跳伞时手动触发所述装置上电；数据采集完毕后，主控单片机使所述装置自动关闭电源，时间可调。所述Flash存储电路独立于单片机，选用4M Bytes的Flash芯片，用于存储整个下落过程所采集的数据。所述单片机根据Flash存储电路中的三维数据分析处理，绘出整个空投或跳伞过程的加速度变化曲线，并根据牛顿第二运动定律得出重物或人体受力变化过程。本发明与现有技术相比具有以下主要的优点
1.主控制电路选用AVR单片机，与51单片机相比，片内处理速度更快，抗干扰能力更强，功耗更低，实测整机电流小于80mA，且片内有模拟比较器和A/D转换器，可简化装置电路。2.三维加速度测量电路选用专用三维加速度传感器，体积小、功耗低、抗冲击性能好，可提供三轴方向经过信号调理的加速度电压信号，据此即能绘出整个下降过程中的三维加速度变化曲线。3. Flash存储电路选用4M Bytes的Flash芯片，足够存储整个下降过程中采集的数据，可设置数据采集存储时间不小于20分钟，保证不会有数据丢失。4.时钟电路选用抗震性能好的专用晶体，并与装置电路阻尼连接，在测试的重力加速度范围内，晶体能正常工作，输出时钟不收干扰，大大提高了装置的抗损性能。5.通过USB接口把本装置与计算机直接连接，读取数据并进行分析，无需专用读取设备。6.计算机处理部分做出相应的上位机分析界面，可根据Flash芯片中存储数据直接绘出三维加速度变化曲线和三维受力分析曲线，方便直观。总之，本发明结构小巧、抗震抗压和抗恶劣环境性能好、数据精确可靠，可以为科学的空投、跳伞训练提供可靠的实验数据，对评价降落伞性能提供重要的参考依据，并对降落伞的材料选择及制造工艺有一定的指导作用。
图1是本发明的运动模型分析图。图2是本发明的垂直方向分析图。图3是本发明的水平方向分析图。图4是本发明的系统结构框图。图5是本发明的采集并存储数据的流程图。图6是本发明的读取并发送数据的流程图。图7是本发明的电脑端数据分析的流程图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。本发明提供的空投或跳伞过载测试装置，是一种用于测量并记录空投或跳伞过程中物体或人受力情况的装置，该装置的结构如图4所示，包括单片机主控制电路、三维加速度测量电路、电源电路、时钟电路及Flash存储电路。该测试装置绑在空投物或跳伞人身上，到着陆前的这段时间内，通过三维加速度测量电路把测得的三维数据传给单片机主控电路进行处理，然后存储到Flash存储电路中，着陆后由计算机对存储电路中的三维数据进行分析处理，通过加速度变化曲线能得出空投或跳伞过程中的受力情况。所述单片机主控制电路是整个系统的核心控制部分，用于控制数据的采集和存取及本装置和计算机的数据交换，包括单片机及其ISP下载电路，可以在线下载控制程序。其中单片机选用AVR系列的ATMEGA128，通过电路板上的ISP十芯插座由排线与电脑相连， 实现在线下载控制。所述三维加速度测量电路是装置的重要工作部分，包括三维加速度传感器及其外围电路，用于采集空投或跳伞过程中X轴、Y轴和Z轴的加速度。其中三维加速度传感器采用三维加速度传感器ADXL326，该传感器通过X、Y、Z三轴线与单片机相连传输数据，外围电路只需加滤波电容，结构非常简单。所述电源电路包括电源触发控制电路和电压转换电路。电源电路设置一个电源开关，由9V可充锂电池供电再经过电压转换变成各功能电路需要的5V或3. 3V电源。其中 电源触发控制电路为一个拉绳控制开关和USB连接触发本装置，在跳伞时，通过拉绳手动启动本装置电源；由单片机设置数据采集时间为五分钟(也可改变)，当数据采集完毕后，本装置自动关闭电源；当本装置用USB线连接到计算机，本装置能自动启动。电压转换电路通过三端稳压器7805把9V电源转换成5V电源，提供给加速度测量电路和单片机主控电路， 再通过三端稳压器ASl 117-3. 3把5V电源转换成3. 3V电源，给Flash存储电路和USB接口电路供电。同时在每个电源输入端对低频噪声和高频噪声滤波。所述时钟电路采用减震设计的系统时钟电路。因为本发明过载测试装置在测试过程中会受到大的冲击，而石英晶体是比较脆弱的器件，在受到大冲击力时可能损坏，为了降低装置的故障率，采用减振设计。时钟电路独立装在小板上，选用抗震性好的频率为 7. 3728MHz石英晶体与反相器构成晶体振荡电路，并与装置电路阻尼连接，削弱冲击带来的震动。所述Flash存储电路独立于单片机，采用4M Bytes容量的Nor Flash，用于存储整个下落过程所采集的三维数据。单片机的I/O 口通过锁存器复用其地址线和数据线。单片机根据Flash存储电路中的三维数据分析处理，绘出整个空投(跳伞)过程的加速度变化曲线，并得出重物或人体受力变化过程。本发明过载测试装置通过USB数据线经USB转串口电路与电脑的串行口相连进行数据传输，电路由USB转RS-232桥接芯片和外围元件构成。本发明过载测试装置(简称装置)的工作过程是当电源开关闭合时，装置主电路不通电，装置在跳伞时，通过拉绳手动启动装置电源，此时三维加速度测量电路开始采集数据，并实时存储到Flash存储电路中。默认设置采集时间为五分钟(这是通常跳伞过程的时间长度，但也可通过单片机设置改变)，当数据采集完毕后，装置自动关闭电源。当装置用 USB线连接到计算机，装置能自动启动，并把数据传送给计算机，再通过电脑分析处理软件对数据进行分析处理。本发明采用以下方法实现测量并记录空投或跳伞过程中物体或人受力的工况 首先建立空投或跳伞过程的三维运动模型
如图1至图3所示，降落伞系统对地的合成速度为 ^，可以分解成三个方向的速度。先考虑垂直方向的情况，只受重力和空气阻力的影响，降落伞系统的垂直受力动力学方程
权利要求
1.一种空投或跳伞过载测试装置，其特征在于该测试装置设有功能电路，其包括单片机主控制电路、三维加速度测量电路及Flash存储电路，该测试装置绑在空投物或跳伞人身上，到着陆前的这段时间内，通过三维加速度测量电路把测得的三维数据传给单片机主控电路进行处理，然后存储到Flash存储电路中，着陆后由计算机对存储电路中的三维数据进行分析处理，通过加速度变化曲线能得出空投或跳伞过程中的受力情况。
2.根据权利要求1所述的空投或跳伞过载测试装置，其特征是所述单片机主控制电路通过AVR单片机控制数据的采集和存取，并控制本装置与计算机的数据交换和处理。
3.根据权利要求1所述的空投或跳伞过载测试装置，其特征是所述三维加速度测量电路包括三维加速度传感器及其外围电路，其中三维加速度传感器通过X、Y、Z三轴线分别与单片机三个A/D输入口相连传输检测数据，由单片机主控电路控制采集空投或跳伞过程中X轴、Y轴和Z轴的加速度；三轴线应接滤波电容，以消除干扰。
4.根据权利要求1所述的空投或跳伞过载测试装置，其特征是所述的三维加速度传感器采用三维加速度传感器ADXL326。
5.根据权利要求1所述的空投或跳伞过载测试装置，其特征是该测试装置设有减震设计的时钟电路，所述减震设计为时钟电路独立装在小板上，采用抗震性好的频率为 7. 3728MHz石英晶体与反相器构成晶体振荡电路，并与所述装置的功能电路阻尼连接，削弱冲击带来的震动。
6.根据权利要求1所述的空投或跳伞过载测试装置，其特征是该测试装置设有一个带有电源开关的电源电路，由9V可充锂电池供电再经过电压转换变成各功能电路需要的 5V或3. 3V电源；当电源开关闭合时，单片机主控电路不通电，通过外接的一个拉绳触发开关在空投或跳伞时手动触发所述装置上电；数据采集完毕后，主控单片机使所述装置自动关闭电源，时间可调。
7.根据权利要求1所述的空投或跳伞过载测试装置，其特征是所述Flash存储电路独立于单片机，选用4M Bytes的Flash芯片，用于存储整个下落过程所采集的数据。
8.根据权利要求1所述的空投或跳伞过载测试装置，其特征是单片机根据Flash存储电路中的三维数据分析处理，绘出整个空投或跳伞过程的加速度变化曲线，并根据牛顿第二运动定律得出重物或人体受力变化过程。
全文摘要
本发明涉及一种空投或跳伞过载测试装置，该测试装置设有功能电路，其包括单片机主控制电路、三维加速度测量电路及Flash存储电路，该测试装置绑在空投物或跳伞人身上，到着陆前的这段时间内，通过三维加速度测量电路把测得的三维数据传给单片机主控电路进行处理，然后存储到Flash存储电路中，着陆后由计算机对存储电路中的三维数据进行分析处理，通过加速度变化曲线能得出空投或跳伞过程中的受力情况。本发明结构小巧、抗震抗压和抗恶劣环境性能好、数据精确可靠，可以为科学的空投、跳伞训练提供可靠的实验数据，对评价降落伞性能提供重要的参考依据，并对降落伞的材料选择及制造工艺有一定的指导作用。
文档编号G01L5/00GK102156015SQ201110053099
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月7日 优先权日2011年3月7日
发明者刘钊, 张家明, 覃途远, 陈永泰 申请人:武汉理工大学