CN105890462A - 电点火头发火时间测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电点火头发火时间测量系统，包括记时器、点火电源和发火时间测量组件，发火时间测量组件包括暗箱以及安装于暗箱内的光电传感器、菲涅尔透镜和支座，支座上安放有与点火电源相连的电点火头，光电传感器位于菲涅尔透镜的焦点位置附近并与记时器相连，电点火头位于菲涅尔透镜与焦点相反一侧且靠近菲涅尔透镜的光轴设置。本发明具有结构简单、制作成本低、操作简便，测量精度和灵敏度高、测量结果准确可靠等优点。

Description

电点火头发火时间测量系统

技术领域

本发明涉及测试装置技术领域，具体涉及一种电点火头发火时间测量系统。

背景技术

电点火头是一类通用的点火器具，广泛用于烟火、民用爆破及其他相关行业。电点火头的发火时间是指电点头在通电后到被引发的时间间隔，该参数为电点火头的关键性能参数。在焰火燃放、舞台烟花特效和戏剧烟火中使用到的电子点火头，对电子点火头的主要性能—发火时间的要求非常严格。现今的电点火头的国际标准中，要求对电子点火头延期时间的测量精度达到0.01毫秒。目前，国内尚未有烟花用电子点火头的发火时间测量的报道。军用点火头发火时间的测量通常采用时间间隔法或高速摄像法，前者应用电雷管性能测试仪，用高频压力传感器或光电传感器采集时间终止信号。

然而，烟花用电点火头主要功能是点火，其烟火药量较少，且火药力弱，被引发时产生的爆压较小，如果使用压力传感器采集信号，测量结果误差较大，有时甚至会丢失数据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单、制作成本低、操作简便，测量精度和灵敏度高、测量结果准确可靠的电点火头发火时间测量系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种电点火头发火时间测量系统，包括记时器、点火电源和发火时间测量组件，所述发火时间测量组件包括暗箱以及安装于暗箱内的光电传感器、菲涅尔透镜和支座，所述支座上安放有与点火电源相连的电点火头，所述光电传感器位于菲涅尔透镜的焦点位置附近并与记时器相连，所述电点火头位于菲涅尔透镜与焦点相反一侧且靠近菲涅尔透镜的光轴设置。

上述的电点火头发火时间测量系统，优选的，所述暗箱内安装有不透光容置盒，所述不透光容置盒具有一端开口的腔体，所述光电传感器和菲涅尔透镜均安装于所述腔体内。

上述的电点火头发火时间测量系统，优选的，所述腔体的开口端安装有将腔体封闭的透明玻璃片。

上述的电点火头发火时间测量系统，优选的，所述暗箱包括底板和罩设于底板上的罩体，所述不透光容置盒和支座安装于所述底板上。

上述的电点火头发火时间测量系统，优选的，所述底板上还设有两个接线柱。

上述的电点火头发火时间测量系统，优选的，所述光电传感器位于菲涅尔透镜的焦点位置处，所述电点火头位于菲涅尔透镜的光轴上。

上述的电点火头发火时间测量系统，优选的，所述暗箱内安装有用于拍摄记录电点火头燃烧状态的摄像头。

上述的电点火头发火时间测量系统，优选的，所述支座上设有弹性U型卡口，所述电点火头卡固在所述弹性U型卡口中。

上述的电点火头发火时间测量系统，优选的，所述光电传感器为光电三极管。

上述的电点火头发火时间测量系统，优选的，所述支座距离菲涅尔透镜的距离为150mm~200mm；所述菲涅尔透镜的直径为100mm，厚度为2m，焦距为43mm，放大倍速为800倍。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明电点火头发火时间测量系统利用菲涅尔透镜聚光性能高、厚度小的特点，将电点火头引发时的光通过菲涅尔透镜会聚到光电传感器上，再将光电传感器产生的电信号直接接入记时器进行记时，相比于传统高速摄像法等测试系统，其结构简单、操作方便，由于菲涅尔透镜聚光效果好，能将电点火头被点燃时产生的可见光信号放大数百倍，从而可保证测量系统的高灵敏度和精度，其测量精度可达0.1微秒，符合欧盟烟火指令的相关标准要求及其他有关标准对烟花用电点火头发火时间的测量要求；同时，菲涅尔透镜和光电传感器的价格便宜，大大降低了测量系统的制作成本；并且，该测量系统采用纯光学器件进行的放大过程不会对试验中的时间测量产生任何干扰，从而保证了测量结果的准确性。此外，将发火时间测量组件安装在暗箱内，还可保证测量时光电传感器的暗电流足够小，防止暗电流产生的噪音干扰测量。

附图说明

图1为电点火头发火时间测量系统的结构示意图。

图2为发火时间测量组件安装于底板上的俯视结构示意图。

图例说明：

1、记时器；2、点火电源；3、暗箱；31、底板；32、罩体；4、光电传感器；5、菲涅尔透镜；6、支座；7、电点火头；8、不透光容置盒；9、透明玻璃片；10、接线柱；11、摄像头。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本实施例的电点火头发火时间测量系统，包括记时器1、点火电源2和发火时间测量组件，发火时间测量组件包括暗箱3以及安装于暗箱3内的光电传感器4、菲涅尔透镜5和支座6，支座6上安放有与点火电源2相连的电点火头7，光电传感器4位于菲涅尔透镜5的焦点位置附近并与记时器1相连，电点火头7位于菲涅尔透镜5与焦点相反一侧且靠近菲涅尔透镜5的光轴设置。优选的，光电传感器4位于菲涅尔透镜5的焦点位置处，电点火头7位于菲涅尔透镜5的光轴上，这样能够最大程度的保证光的放大效果。

本实施例中，暗箱3内安装有不透光容置盒8，不透光容置盒8具有一端开口的腔体，光电传感器4和菲涅尔透镜5均安装于腔体内，能够更好的保证测量时光电传感器4的暗电流足够小。进一步的，腔体的开口端安装有将腔体封闭的透明玻璃片9，透明玻璃片9将不透光容置盒8的腔体封闭，起到保护内部光电传感器4和菲涅尔透镜5的作用。不透光容置盒8可采用PVC板制作。

本实施例中，暗箱3包括底板31和罩设于底板31上的罩体32，不透光容置盒8和支座6安装于底板31上。上述底板31和罩体32均可采用PVC板制作，PVC板绝缘效果好，便于安置各部件；也可以采用不锈钢板制作，不锈钢板加工性能和防火防爆性能好。暗箱3内具有一定的高度，以保证待测电点火头7能在竖直状态下正常引发以及产生的烟雾不影响测量。

本实施例中，在底板31上还设有两个接线柱10，接线柱10采用镀金铜柱，用于连接电点火头7和点火电源2。具体的，各接线柱10贯穿底板31，点火电源2连接接线柱10位于暗箱3外部的一端，电点火头7连接暗箱3内部的一端。此外，接线柱10与点火电源2断开后，还可用作电点火头7电阻测量的接触点。

本实施例中，暗箱3内安装有摄像头11，摄像头11安装在底板31上，用于拍摄记录电点火头7燃烧状态。

本实施例中，支座6上设有弹性U型卡口，电点火头7卡固在弹性U型卡口中，该弹性U型卡口可采用不锈钢材料制作。在其他实施例中，支座6也可以采用其他形式，只要能够将电点火头7安装固定在设定的位置即可。

本实施例的光电传感器4为光电三极管，光电三极管选用可见光波长范围内灵敏度高、响应时间短、光电流较大的大功率三极管，优选采用的光电三极管的主要技术参数如下：反向击穿电压≥75 V，最高工作电压≥50 V，暗电流≤0.3μA，光电流>2 mA，峰值波长为880 nm，响应时间≤3μs，最大功率为100 mW。

本实施例的记时器1采用现有市场上成型的电雷管测试仪，其性能要求满足：时间测量范围及误差为0.1μs~99999ms ±0.001%，输出电流及误差为 0.000A~4.000A，连续可调±0.5%，输出电流波动≤1%。点火电源2为上述电雷管测试仪自带的电源。其中，将电点火头7连接至电雷管测试仪的“断-通”开关，将光电传感器4连接至雷管测试仪的“引爆”端口即可。

本实施例中，支座6距离菲涅尔透镜5的距离为150mm~200mm；菲涅尔透镜5的直径为100mm，厚度为2m，焦距为43mm，放大倍速为800倍。

本实施例的电点火头发火时间测量系统还可用于电点火头7的电阻和电点火头7的火焰型式等参数测量。

本实施例的电点火头发火时间测量系统工作原理是：

在电雷管测试仪上设置好电点火头7点火电流、时间测量单元量程、“断-通”时间截止模式等测量参数；然后将电点火头7安放在支座6上，并使电点火头7点火后的火焰正好处在菲涅尔透镜5的光轴上，将电点火头7的两极分别连接两个接线柱10，两个接线柱10与点火电源2连接（两个接线柱10连接至雷管测试仪的“引爆”端口）；将暗箱3的罩体32盖上，将光电传感器4接入记时器1（将光电三极管的脚线与电雷管测试仪的“断-通”开关连接），此时光电传感器4虽已通电，但由于处在暗箱3内，其产生的电流很小（微安级），雷管测试仪上显示其处于“断”的状态；

引爆电点火头7，同时启动记时器1，电点火头7在点火电流作用下，在毫秒级的时间内被引发，同时发出光和热。电点火头7产生的光通过菲涅尔透镜5会聚到光电传感器4的受光面，光电传感器4在光能作用下产生电流（毫安级），导通记时器1的截止位，完成记时。在光线通过菲涅尔透镜5会聚到光电传感器4的受光面的过程中，光强度被放大上百倍，大大提高了光电传感器4的感光灵敏度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电点火头发火时间测量系统，包括记时器（1）、点火电源（2）和发火时间测量组件，其特征在于：所述发火时间测量组件包括暗箱（3）以及安装于暗箱（3）内的光电传感器（4）、菲涅尔透镜（5）和支座（6），所述支座（6）上安放有与点火电源（2）相连的电点火头（7），所述光电传感器（4）位于菲涅尔透镜（5）的焦点位置附近并与记时器（1）相连，所述电点火头（7）位于菲涅尔透镜（5）与焦点相反一侧且靠近菲涅尔透镜（5）的光轴设置。

2.根据权利要求1所述的电点火头发火时间测量系统，其特征在于：所述暗箱（3）内安装有不透光容置盒（8），所述不透光容置盒（8）具有一端开口的腔体，所述光电传感器（4）和菲涅尔透镜（5）均安装于所述腔体内。

3.根据权利要求2所述的电点火头发火时间测量系统，其特征在于：所述腔体的开口端安装有将腔体封闭的透明玻璃片（9）。

4.根据权利要求2所述的电点火头发火时间测量系统，其特征在于：所述暗箱（3）包括底板（31）和罩设于底板（31）上的罩体（32），所述不透光容置盒（8）和支座（6）安装于所述底板（31）上。

5.根据权利要求4所述的电点火头发火时间测量系统，其特征在于：所述底板（31）上还设有两个接线柱（10）。

6.根据权利要求1所述的电点火头发火时间测量系统，其特征在于：所述光电传感器（4）位于菲涅尔透镜（5）的焦点位置处，所述电点火头（7）位于菲涅尔透镜（5）的光轴上。

7.根据权利要求1所述的电点火头发火时间测量系统，其特征在于：所述暗箱（3）内安装有用于拍摄记录电点火头（7）燃烧状态的摄像头（11）。

8.根据权利要求1所述的电点火头发火时间测量系统，其特征在于：所述支座（6）上设有弹性U型卡口，所述电点火头（7）卡固在所述弹性U型卡口中。

9.根据权利要求1所述的电点火头发火时间测量系统，其特征在于：所述光电传感器（4）为光电三极管。

10.根据权利要求1所述的电点火头发火时间测量系统，其特征在于：所述支座（6）距离菲涅尔透镜（5）的距离为150mm~200mm；所述菲涅尔透镜（5）的直径为100mm，厚度为2m，焦距为43mm，放大倍速为800倍。