CN104133075B - 一种爆破阀活塞速度的测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种爆破阀活塞速度的测量装置及方法，涉及爆破阀活塞速度测量技术领域，安装在爆破阀上，所述爆破阀包括阀体和活塞，测量装置包括等间距的条纹带和传感器装置，所述条纹带设置在活塞的侧面，条纹带所对应阀体的侧壁上设有螺纹孔，所述传感器装置安装在螺纹孔内，且连接一个外设的信号采集系统。本发明结构简单，不用与活塞直接接触就可以测量到活塞的V‑T曲线，且无需破坏阀体的结构，安装方便。

Description

一种爆破阀活塞速度的测量装置及方法
技术领域
本发明涉及爆破阀活塞速度测量技术领域，具体来讲是一种爆破阀活塞速度的测量装置及方法。
背景技术
爆破阀是第三代核电站安全应急系统中必不可少的设备。在对爆破阀进行设计时，活塞速度是一个非常重要的参数，活塞速度的快慢直接影响到爆破阀整体的性能，所以在试验过程中测量活塞速度的V-T曲线有非常重要的意义。
但是爆破阀阀体内部是全密封结构，活塞整体置于阀体内部，在爆破阀试验的过程中，活塞上会产生很大的冲击振动。而现有的速度测量仪和激光位移传感器体积比较大，且为长方体的外形，利用现有的速度测量仪和激光位移传感器测量活塞速度会破坏阀体的结构，不方便安装且密封性差，导致直接测量活塞速度难度较大。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种爆破阀活塞速度的测量装置及方法，本发明结构简单，不用与活塞直接接触就可以测量到活塞的V-T曲线，且无需破坏阀体的结构，安装方便。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种爆破阀活塞速度的测量装置，安装在爆破阀上，所述爆破阀包括阀体和活塞，测量装置包括等间距的条纹带和传感器装置，所述条纹带设置在活塞的侧面，条纹带所对应阀体的侧壁上设有螺纹孔，所述传感器装置安装在螺纹孔内，所述传感器装置包括光纤传感器、第一套筒、第二套筒，所述第一套筒的外侧壁上设有与螺纹孔相配合的螺纹，光纤传感器插装在第一套筒的前端，第二套筒部分旋装在第一套筒内，其前端部抵压在光纤传感器的后端部，且第二套筒和第一套筒螺纹连接，所述传感器装置的探头方向与所述条纹带所对应，且所述传感器装置通过电缆线连接一个用于采集信号的信号采集系统。
在上述技术方案的基础上，所述光纤传感器与第一套筒之间设有第一O型圈，第一套筒前端部与阀体之间设有第二O型圈。
在上述技术方案的基础上，所述光纤传感器提供光源，并接收反射光信号，且光纤传感器的最快响应时间为50μs。
在上述技术方案的基础上，所述光纤传感器为小光点反射型光纤传感器，并为圆柱形。
在上述技术方案的基础上，所述条纹带设有两种颜色，两种颜色等距离间隔设置。
在上述技术方案的基础上，所述条纹带为黑白条纹带，采用白色亚光纸制成。
在上述技术方案的基础上，所述条纹带上黑白条纹之间的间距为2mm。
本发明还提供一种基于上述装置的爆破阀活塞速度测量方法，包括以下步骤：步骤S1.点燃爆破筒里面的火药，活塞上面快速产生高温高压气体，活塞带动条纹带一起向下运动；步骤S2.条纹带上相邻的条纹经过传感器装置时，传感器装置会接收到不同的反射信号，外设的信号采集系统会记录这些不同的反射信号，从而得到条纹带下降时相邻条纹经过传感器装置探头的间隔时间；步骤S3.信号采集系统用条纹带上相邻条纹的间隔距离除以相邻条纹的间隔时间即可得到该时间段内活塞的平均速度。
在上述技术方案的基础上，计算出多个时间段内的平均速度，利用得到的数据模拟出活塞在爆破阀启动后的V-T曲线。
本发明的有益效果在于：
1、本发明采用等间距的条纹带和传感器装置的设计，结构简单，不用与活塞直接接触就可以测量到活塞的V-T曲线，且无需破坏阀体的结构，安装方便。
2、本发明光纤传感器依次通过第一套筒、第二套筒安装在螺纹孔内，且分别设有第一O型圈、第二O型圈，提高了装置的密封性能。
3、本发明光纤传感器为圆柱形且尺寸较小，既可以提供光源又可以接收反射光信号，能够在黑暗环境中使用，而且响应时间很快，优选为50μs，使得本装置能够适应不同的测试环境。
4、本发明采用小光点反射型光纤传感器，能够感应到间距很小，优选为2mm的条纹带，提高了测试数据的准确性。
附图说明
图1是本发明实施例中爆破阀活塞速度的测量装置的安装结构示意图；
图2是本发明实施例中活塞的立体结构示意图；
图3是本发明实施例中活塞贴上条纹带之后的结构示意图；
图4是本发明实施例中传感器装置的结构示意图。
附图标记：
1—活塞；2—阀体；
3—传感器装置；31—光纤传感器；32—第一套筒；33—第二套筒；34—第一O型圈；35—第二O型圈；
4—信号采集系统；5—条纹带。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1和图2所示，一种爆破阀活塞速度的测量装置，安装在爆破阀上，所述爆破阀包括阀体2和活塞1，测量装置包括等间距的条纹带5和传感器装置3；所述条纹带5设有两种颜色，两种颜色等距离间隔设置；优选的，所述条纹带5为黑白条纹带，采用白色亚光纸制成，且黑白条纹之间的间距为2mm。参见图3所示，所述条纹带5设置在活塞1的侧面，条纹带5所对应阀体2的侧壁上设有螺纹孔，所述传感器装置3安装在螺纹孔内，传感器装置3的探头方向与活塞1上的条纹带5所对应，且传感器装置3通过电缆线连接一个用于采集信号的信号采集系统4。该装置结构简单，不用与活塞直接接触就可以测量到活塞的V-T曲线，且无需破坏阀体的结构，安装方便。
参见图4所示，所述传感器装置3包括光纤传感器31、第一套筒32、第二套筒33。所述光纤传感器31提供光源，并接收反射光信号，且光纤传感器31的最快响应时间为50μs，能够在黑暗环境中使用，而且响应时间很快(优选为50μs)，使得本装置能够适应不同的测试环境；优选的，所述光纤传感器31为小光点反射型光纤传感器，并为圆柱形，能够感应到间距很小(优选为2mm)的条纹带，提高了测试数据的准确性。所述第一套筒32的外侧壁上设有与螺纹孔相配合的螺纹，光纤传感器31插装在第一套筒32的前端，第二套筒33部分旋装在第一套筒32内，其前端部抵压在光纤传感器31的后端部，且第二套筒33和第一套筒32螺纹连接。所述光纤传感器31与第一套筒32之间设有第一O型圈34，第一套筒32前端部与阀体2之间设有第二O型圈35，提高了装置的密封性能。
基于上述装置的爆破阀活塞速度测量方法，包括以下步骤：
步骤S1.点燃爆破筒里面的火药，活塞1上面快速产生高温高压气体，活塞1带动条纹带5一起向下运动。
步骤S2.条纹带5上相邻的条纹经过传感器装置3时，传感器装置3会接收到不同的反射信号，外设的信号采集系统4记录这些不同的反射信号，从而得到条纹带5下降时相邻条纹经过传感器装置3探头的间隔时间△t。
步骤S3.信号采集系统4用条纹带5上相邻条纹间隔的距离△s除以相邻条纹的间隔时间△t即可得到该时间段内活塞1的平均速度v，即v＝△s/△t。
采用上述方法计算出多个时间段内的平均速度v，利用得到的数据模拟出活塞1在爆破阀启动后的V-T曲线。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种爆破阀活塞速度的测量装置，安装在爆破阀上，所述爆破阀包括阀体(2)和活塞(1)，其特征在于：测量装置包括等间距的条纹带(5)和传感器装置(3)，所述条纹带(5)设置在活塞(1)的侧面，条纹带(5)所对应阀体(2)的侧壁上设有螺纹孔，所述传感器装置(3)安装在螺纹孔内，所述传感器装置(3)包括光纤传感器(31)、第一套筒(32)、第二套筒(33)，所述第一套筒(32)的外侧壁上设有与螺纹孔相配合的螺纹，光纤传感器(31)插装在第一套筒(32)的前端，第二套筒(33)部分旋装在第一套筒(32)内，其前端部抵压在光纤传感器(31)的后端部，且第二套筒(33)和第一套筒(32)螺纹连接，所述传感器装置(3)的探头方向与所述条纹带(5)所对应，且所述传感器装置(3)通过电缆线连接一个用于采集信号的信号采集系统(4)。
2.如权利要求1所述的爆破阀活塞速度的测量装置，其特征在于：所述光纤传感器(31)与第一套筒(32)之间设有第一O型圈(34)，第一套筒(32)前端部与阀体(2)之间设有第二O型圈(35)。
3.如权利要求1所述的爆破阀活塞速度的测量装置，其特征在于：所述光纤传感器(31)提供光源，并接收反射光信号，且光纤传感器(31)的最快响应时间为50μs。
4.如权利要求3所述的爆破阀活塞速度的测量装置，其特征在于：所述光纤传感器(31)为小光点反射型光纤传感器，并为圆柱形。
5.如权利要求1所述的爆破阀活塞速度的测量装置，其特征在于：所述条纹带(5)设有两种颜色，两种颜色等距离间隔设置。
6.如权利要求5所述的爆破阀活塞速度的测量装置，其特征在于：所述条纹带(5)为黑白条纹带，采用白色亚光纸制成。
7.如权利要求6所述的爆破阀活塞速度的测量装置，其特征在于：所述条纹带(5)上黑白条纹之间的间距为2mm。
8.基于权利要求1所述装置的爆破阀活塞速度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1.点燃爆破筒里面的火药，活塞(1)上面快速产生高温高压气体，活塞(1)带动条纹带(5)一起向下运动；
步骤S2.条纹带(5)上相邻的条纹经过传感器装置(3)时，传感器装置(3)会接收到不同的反射信号，外设的信号采集系统(4)会记录这些不同的反射信号，从而得到条纹带(5)下降时相邻条纹经过传感器装置(3)探头的间隔时间；
步骤S3.信号采集系统(4)用条纹带(5)上相邻条纹的间隔距离除以相邻条纹的间隔时间即可得到该时间段内活塞(1)的平均速度。
9.如权利要求8所述的爆破阀活塞速度测量方法，其特征在于：计算出多个时间段内的平均速度，利用得到的数据模拟出活塞(1)在爆破阀启动后的V-T曲线。
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