CN106372386A - 爆炸高温致人体损伤的评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种爆炸高温致人体损伤的评估方法,包括如下步骤：S1)设置测试系统；S2)进行爆炸实验；S4)建立爆炸模型；S5)产生预警和爆炸后评估。本发明通过模拟实验测得同一剂量炸药爆炸时，人体损伤‑距离爆炸点距离的数学模型；同一距离时，人体损伤‑炸药剂量的数学模型；通过上述模型建立3D模拟仿真，从而预警爆炸的安全距离和通过爆炸后人体损伤情况反推爆炸点的位置。

Description

爆炸高温致人体损伤的评估方法

技术领域

本发明涉及爆炸测试领域，具体涉及一种爆炸高温致人体损伤的评估方法。

背景技术

爆炸物特别是TNT炸药在爆炸瞬间可产生瞬间高温，然后以热辐射的形式向四周快速传播，造成处于高温辐射场内人员(生物体)不同程度的高温辐射损伤。由于爆炸的温度极高，根据爆药性质不同可达几千度甚至上万度，高温产生后迅速向四周分散传播，人体在爆炸环境中，根据距离爆炸不同距离和炸药剂量的多少会承受不同程度的损伤。因此，准确的预测人体在爆炸环境中承受高温的情况和爆炸后对爆炸点的预测一直是困扰该领域的一项亟待解决的难题，有必要设计一种爆炸高温致人体损伤的评估方法。

发明内容

本发明提供一种爆炸高温致人体损伤的评估方法，用以评估人体在爆炸环境中承受高温的情况和爆炸后对爆炸点的预测。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种爆炸高温致人体损伤的评估方法,包括如下步骤：

S1)设置测试系统，在空旷房间内设置爆炸点和仿真假人，在仿真假人身上涂抹温敏变色材料；

S2)进行爆炸实验，引爆，获得爆炸后受伤的仿真假人；

S3)获取爆炸结果，利用灰度传感器采集仿真假人的烧伤颜色，采用维恩位移定律测算出爆炸温度；利用激光扫描系统采集仿真假人的伤后轮廓，根据轮廓测算出烧伤面积和烧伤深度；

S4)建立爆炸模型，控制炸药的剂量不变，改变仿真假人离爆炸点的距离，利用三度九分法建立人体损伤-距离爆炸点距离的数学模型；控制仿真假人离爆炸点的距离不变，改变炸药的剂量，利用三度九分法建立人体损伤-炸药剂量的数学模型；

S5)产生预警和爆炸后评估，根据数学模型进行软件仿真，通过仿真模型模拟爆炸，获取对人体损伤的评估模型、爆炸的安全距离和通过爆炸后人体损伤情况反推爆炸点的位置。

进一步地，所述步骤S3)中，灰度传感器连接数据分析仪，所述数据分析仪设有波长-温度分析计算方程式，所述计算方程式用于根据灰度传感器采集的爆炸后仿真假人皮肤颜色测算出接触皮肤的温度，该计算方程式为：λ(m)T＝b，式中，b＝0.002897m·K。

进一步地，所述步骤S3)中，激光扫描系统采集的仿真假人的伤后轮廓，通过高温对人体皮肤造成损伤的机理，将伤后轮廓与全新假人进行模型比对，在原有皮肤上各个部位凹陷的面积为该部位的烧伤面积，凹陷的程度为该部位的烧伤深度。

进一步地，所述步骤S5)中，仿真模型采用驾驭式计算、虚拟现实软件和并行计算，通过设置炸药剂量、爆炸距离、人体损伤程度，产生3D立体模拟图像。

进一步地，所述温敏变色材料包括钨。

进一步地，所述温敏变色材料含钨量大于等于80％。

本发明的有益效果是：

本发明通过设置测试系统，利用仿真假人代替人类模拟在爆炸环境中的损伤情况，在仿真假人皮肤涂抹温敏变色材料，通过灰度传感器采集温敏变色材料的变色程度从而得出爆炸时，仿真假人的皮肤接触温度，利用激光扫面系统扫描爆炸后的仿真假人轮廓，得出爆炸后烧伤面积和烧伤深度；通过分别控制炸药剂量和仿真假人离爆炸点的距离，根据三度九分法建立数学模型，利用仿真软件对该数学模型进行3D模拟实验仿真，从而实现爆炸安全距离预警和爆炸后爆炸点的测算。

附图说明

图1是本发明爆炸高温致人体损伤的评估方法的一个流程框图；

图2是本发明三度九分法对人体划分的一个正面示意图；

图3是本发明三度九分法对人体划分的一个背面示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种爆炸高温致人体损伤的评估方法,包括如下步骤：

S1)设置测试系统：

在空旷房间内设置爆炸点和仿真假人，房间为密闭空间，房间内无明显气流流动，将仿真假人放置在距离爆炸点一定距离，在仿真假人身上涂抹温敏变色材料，该温敏变色材料包括金属钨，温敏变色材料含钨量大于等于80％。

S2)进行爆炸实验：

爆炸点炸药设置引爆器，引爆器通过引线引出至房间外，测试人员通过小窗观察房间内情况，通过引爆按钮引爆炸药，测试人员在爆炸10分钟以后，进入房间，对爆炸后受伤的仿真假人进行数据采集。

S3)获取爆炸结果：

测试人员利用灰度传感器，对三度九分法内标识的仿真假人部位，进行烧伤颜色采集，灰度传感器连接数据分析仪，数据分析仪设有波长-温度分析计算方程式，所述计算方程式用于根据灰度传感器采集的爆炸后仿真假人皮肤颜色测算出各个部位接触皮肤的温度，该计算方程式为：λ(m)T＝b，式中，b＝0.002897m·K。

测试人员利用激光扫描仪对损伤的仿真假人进行全身扫描，扫描后的图像通过激光扫描系统的3D成像技术生成损伤的仿真假人轮廓，根据高温对人体皮肤造成损伤的机理，仿真假人任何部位接触高温都会造成不同程度的损伤，因此，将损伤的仿真假人轮廓与全新假人轮廓进行3D模型比对，在原有皮肤上各个部位凹陷的面积为该部位的烧伤面积，凹陷的程度为该部位的烧伤深度。

S4)建立爆炸模型：

控制炸药的剂量不变，改变仿真假人离爆炸点的距离，利用三度九分法的烧伤评定原则建立人体损伤-距离爆炸点距离的数学模型；控制仿真假人离爆炸点的距离不变，改变炸药的剂量，利用三度九分法的烧伤评定原则建立人体损伤-炸药剂量的数学模型。

S5)产生预警和爆炸后评估：

根据数学模型进行软件仿真，仿真模型采用驾驭式计算、虚拟现实软件和并行计算，通过设置炸药剂量、爆炸距离、人体损伤程度，产生3D立体模拟图像，通过仿真模型模拟爆炸，获取对人体损伤的评估模型、爆炸的安全距离和通过爆炸后人体损伤情况反推爆炸点的位置。

由上述实施例可见，本发明通过设置测试系统，利用仿真假人代替人类模拟在爆炸环境中的损伤情况，在仿真假人皮肤涂抹温敏变色材料，通过灰度传感器采集温敏变色材料的变色程度从而得出爆炸时，仿真假人的皮肤接触温度，利用激光扫面系统扫描爆炸后的仿真假人轮廓，得出爆炸后烧伤面积和烧伤深度；通过分别控制炸药剂量和仿真假人离爆炸点的距离，根据三度九分法建立数学模型，利用仿真软件对该数学模型进行3D模拟实验仿真，从而实现爆炸安全距离预警和爆炸后爆炸点的测算。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种爆炸高温致人体损伤的评估方法,其特征在于：包括如下步骤：

S1)设置测试系统，在空旷房间内设置爆炸点和仿真假人，在仿真假人身上涂抹温敏变色材料；

S2)进行爆炸实验，引爆，获得爆炸后受伤的仿真假人；

S3)获取爆炸结果，利用灰度传感器采集仿真假人的烧伤颜色，采用维恩位移定律测算出爆炸温度；利用激光扫描系统采集仿真假人的伤后轮廓，根据轮廓测算出烧伤面积和烧伤深度；

S4)建立爆炸模型，控制炸药的剂量不变，改变仿真假人离爆炸点的距离，利用三度九分法建立人体损伤-距离爆炸点距离的数学模型；控制仿真假人离爆炸点的距离不变，改变炸药的剂量，利用三度九分法建立人体损伤-炸药剂量的数学模型；

S5)产生预警和爆炸后评估，根据数学模型进行软件仿真，通过仿真模型模拟爆炸，获取对人体损伤的评估模型、爆炸的安全距离和通过爆炸后人体损伤情况反推爆炸点的位置。

2.根据权利要求1所述的一种爆炸高温致人体损伤的评估方法，其特征在于：所述步骤S3)中，灰度传感器连接数据分析仪，所述数据分析仪设有波长-温度分析计算方程式，所述计算方程式用于根据灰度传感器采集的爆炸后仿真假人皮肤颜色测算出接触皮肤的温度，该计算方程式为：λ(m)T＝b，式中，b＝0.002897m·K。

3.根据权利要求1所述的一种爆炸高温致人体损伤的评估方法，其特征在于：所述步骤S3)中，激光扫描系统采集的仿真假人的伤后轮廓，通过高温对人体皮肤造成损伤的机理，将伤后轮廓与全新假人进行模型比对，在原有皮肤上各个部位凹陷的面积为该部位的烧伤面积，凹陷的程度为该部位的烧伤深度。

4.根据权利要求1所述的一种爆炸高温致人体损伤的评估方法，其特征在于：所述步骤S5)中，仿真模型采用驾驭式计算、虚拟现实软件和并行计算，通过设置炸药剂量、爆炸距离、人体损伤程度，产生3D立体模拟图像。

5.根据权利要求1所述的一种爆炸高温致人体损伤的评估方法，其特征在于：所述温敏变色材料包括钨。

6.根据权利要求5所述的一种爆炸高温致人体损伤的评估方法，其特征在于：所述温敏变色材料含钨量大于等于80％。