一种基于仿生人体躯干靶标的防护后钝击测试系统

本发明属于人员损伤评估.领域，特别是一种基于仿生人体躯干靶标的防护后钝击测试系统。

背景技术：

1、枪弹和破片对人员的杀伤效果及防弹衣对人员的防护效果是武器装备设计时重点考虑的因素，研究弹头或破片对人体的钝击效果和影响因素，可以为轻武器的设计以及人体防护装备的优化提供重要参考。

2、目前研究所使用靶标主要包括生物靶标、非生物靶标和有限元靶标。非生物靶标是使用与人体组织物理响应相似的模拟物代替人体，如弹道明胶、胶泥、肥皂等材料来模拟人体进行弹道试验。而有限元靶标模拟的准确性本质上依赖于模型的几何形状和材料力学性能方面的质量，其优化和验证所需的基础数据来自试验。这些靶标的应用受到巨大限制，不是理想的弹道测试靶标。

3、目前存在的人体靶标中，多使用明胶作为主要材料，不能长期保存。此外有使用透明凝胶的人体靶标，此类靶标没有放置内脏器官及传感器，应用受到限制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于仿生人体躯干靶标的防护后钝击测试系统，用于枪弹钝击试验，可有效采集人体受到钝击时内脏器官表面所受到的压力数据、胸骨处的加速度数据及肋骨的变形数据。使用sebs凝胶和硅胶，能长期保存。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：

3、一种基于仿生人体躯干靶标的防护后钝击测试系统，包括：仿生人体躯干靶标、光纤光栅解调仪、电荷放大器、数据采集器和上位机；

4、所述仿生人体躯干靶标具有仿生结构和传感器组件；所述传感器组件包括加速度传感器、光纤传感器和多个压力传感器；所述仿生结构包括仿生骨架、仿生肌肉和仿生器官；所述仿生器官包括仿生心脏、仿生肝脏和仿生肺脏；

5、所述加速度传感器胶粘在仿生骨架的胸骨后，所述光纤传感器粘贴在仿生骨架的肋骨上，多个压力传感器分别粘贴布置在仿生心脏、仿生肺脏和仿生肝脏前表面；

6、所述压力传感器、加速度传感器和光纤传感器布置在所述仿生人体躯干靶标上，所述电荷放大器与压力传感器电连接，并与加速度传感器电连接，所述光纤光栅解调仪与所述光纤传感器光连接，所述数据采集器与电荷放大器电连接，所述上位机与光纤光栅解调仪及数据采集器电连接。

7、本发明与现有技术相比，其显著优点是：

8、(1)本发明提供一种仿生人体躯干靶标，该靶标具有骨骼和内脏，具有较高的人体相似性，能提高试验数据的可信度。该靶标内布置了压力传感器、光纤传感器和加速的传感器，可长期存放。

9、(2)本发明提供一种基于仿生人体躯干靶标的防护后钝击测试系统，可全程测试数据可视化，可以在科研、试验等多种场合使用。

10、(3)本发明可以对枪弹、破片对人员的杀伤效果，防弹衣对人员的防护效果进行测试，能够全面的采集人员受到钝击时内脏所受到的冲击，为人员损伤评估提供依据。为防护装备的性能测试提供条件，为提高枪弹杀伤威力和改进防护装备性能提供科学依据。推动人体在战场中各类杀伤元作用下损伤机理的研究，对研究和试验具有重大的意义。

技术特征：

1.一种基于仿生人体躯干靶标的防护后钝击测试系统，其特征在于，包括：仿生人体躯干靶标、光纤光栅解调仪、电荷放大器、数据采集器和上位机；

2.根据权利要求1所述的基于仿生人体躯干靶标的防护后钝击测试系统，其特征在于，所述仿生人体躯干靶标制作方法如下：将加速度传感器粘贴在胸骨内侧、将光纤传感器粘贴在肋骨上；将骨架吊装在仿生肌肉组织模具中；将心肺肝一体模型吊装在骨架内；制备sebs凝胶；第一次浇筑，直至sebs凝胶淹没一半心肺肝一体模型；sebs凝胶冷却后取出心肺肝一体模型，形成凹坑；分别在仿生心脏、仿生肝脏和仿生肺脏前表面粘贴pvdf压力传感器；将仿生心脏、仿生肝脏和仿生肺脏放入心肺肝一体铝制遗留的凹坑中；浇筑第二次sebs凝胶，直至将整个仿生器官淹没；sebs凝胶冷却后，再次进行浇筑，直至将整个骨架淹没；冷却后脱模。

3.根据权利要求1或2所述的基于仿生人体躯干靶标的防护后钝击测试系统，其特征在于，所述仿生肌肉为sebs凝胶，合成方法如下：

4.根据权利要求1或2所述的基于仿生人体躯干靶标的防护后钝击测试系统，其特征在于，所述仿生心脏、仿生肺脏和仿生肝为不同比例调配的硅胶，采用胶体：硅油：固化剂的质量比分别为：55：36：9，19：76：5，8：5：2。

5.根据权利要求4所述的基于仿生人体躯干靶标的防护后钝击测试系统，其特征在于，所述仿生心脏、仿生肺脏和仿生肝脏制作方法如下：

6.根据权利要求1所述的基于仿生人体躯干靶标的防护后钝击测试系统，其特征在于，所述电荷放大器与压力传感器通过压力传感器数据传输线束电连接，并与加速度传感器通过加速度传感器数据传输线束电连接。

7.根据权利要求1所述的基于仿生人体躯干靶标的防护后钝击测试系统，其特征在于，所述光纤光栅解调仪通过光纤传感器数据传输线束与所述光纤传感器光连接。

8.根据权利要求1或2所述的基于仿生人体躯干靶标的防护后钝击测试系统，其特征在于，所述仿生骨架为pvc骨架。

技术总结
本发明公开了一种基于仿生人体躯干靶标的防护后钝击测试系统，包括：光纤光栅解调仪、电荷放大器、数据采集器、上位机、加速度传感器、光纤传感器、多个压力传感器、仿生骨架、仿生肌肉、仿生心脏、仿生肝脏和仿生肺脏；加速度传感器胶粘在仿生骨架的胸骨后，光纤传感器粘贴在仿生骨架的肋骨上，多个压力传感器分别粘贴布置在仿生心脏、仿生肺脏和仿生肝脏前表面；压力传感器、加速度传感器和光纤传感器布置在仿生人体躯干靶标上，电荷放大器与压力传感器连接，与加速度传感器连接，光纤光栅解调仪与光纤传感器连接，数据采集器与电荷放大器连接，上位机与光纤光栅解调仪及数据采集器连接。本发明能够为人员损伤评估提供依据。

技术研发人员：温垚珂,徐浩然,王会成,罗小豪,徐诚,杜韵尧,沈周宇,聂伟晓,朱永贤
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2025/2/27