CN106950396A - 一种爆炸箔起爆器驱动飞片的测速方法 - Google Patents

一种爆炸箔起爆器驱动飞片的测速方法 Download PDF

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Abstract

一种爆炸箔起爆器驱动飞片的测速方法，先根据待测爆炸箔起爆器的陶瓷片厚度,设计制作多组陶瓷片，每组陶瓷片中心处含相同直径的加速膛，再集成制备上述多组爆炸箔起爆器；取一组爆炸箔起爆器，将爆炸箔起爆器和电源、示波器连接，示波器记录起爆时间信号，起爆桥电爆炸起爆后，聚酰亚胺被剪切出与加速膛形状相同的飞片，飞片穿过加速膛撞击PVDF压电薄膜，PVDF压电薄膜根据压电效应产生电荷，示波器得到记录该电信号；两信号的时间差为飞片的飞行时间；重复此过程得到多组数据，进行曲线拟合得到飞片飞行距离与飞行时间近似的函数关系式，求导得到飞片速度与时间的关系及其曲线，也能够得到飞片加速度与时间的关系；本发明方法简单易行。

Description

一种爆炸箔起爆器驱动飞片的测速方法
技术领域
本发明涉及微火工品爆炸箔起爆器技术领域，具体涉及一种爆炸箔起爆器驱动飞片的测速方法。
背景技术
随着武器系统微型化、智能化、集成化的要求与MEMS工艺的不断发展，基于MEMS工艺的微型爆炸箔起爆器应运而生。该起爆器通过金属桥箔电爆炸瞬间相变产生大量等离子体，剪切塑料片得到飞片并驱动其飞出，之后在一定尺寸的加速膛中加速后高速撞击炸药完成爆炸。在此过程中，电爆炸产生的飞片是起爆器传递能量的载体，因此飞片速度是爆炸箔起爆器的重要表征指标之一，其对于爆炸箔起爆器的可靠性设计与评估、性能优化、理论研究具有重要的参考意义。
由于飞片直径过小，仅为几百微米左右，且飞行速度过快，飞行时间很短，因此传统的测速方法很难得到飞片的速度历程。目前测量飞片的速度历程主要通过光子多普勒速度测试仪和激光速度干涉仪等光学手段来测量，但仪器设备成本较高，技术相对复杂，使其无法得到广泛的应用。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种爆炸箔起爆器驱动飞片的测速方法，能较为准确的得到小飞片的速度历程，方法简单。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种爆炸箔起爆器驱动飞片的测速方法，包括以下步骤：
1)根据待测爆炸箔起爆器1的陶瓷片1-5厚度s,设计制作厚度分别为的n-1组陶瓷片，每组陶瓷片中心处含相同直径的加速膛1-6，加速膛1-6为通孔；
2)集成制备上述s组除陶瓷片1-5厚度不同外，其他结构相同的爆炸箔起爆器1；
3)取一组爆炸箔起爆器1，将爆炸箔起爆器1和电源2、示波器3连接，调节电压到起爆电压，起爆飞片1-4的瞬间在示波器3记录起爆时间信号，为信号一；
爆炸箔起爆器1中的起爆桥1-2电爆炸起爆后，铜箔瞬间相变为等离子体，聚酰亚胺1-3被含加速膛1-6的陶瓷片1-5所限制，通过等离子体的驱动，聚酰亚胺1-3被剪切出与加速膛1-6形状相同的飞片1-4，之后飞片1-4穿过加速膛1-6，加速膛1-6的长度即为飞片1-4的飞行距离，最终飞片1-4撞击PVDF压电薄膜1-7，PVDF压电薄膜1-7根据压电效应产生电荷，示波器3记录该信号，为信号二；
记两信号的时间差为t，此时间差t即为飞片1-4的飞行时间；
4)重复剩余的n-1组爆炸箔起爆器1实验，得到n组不同长度加速膛1-6与对应的飞片1-4飞行时间的数据，进行曲线拟合得到飞片1-4飞行距离与飞行时间近似的函数关系式；
5)根据函数关系式求导得到飞片1-4速度与时间的关系，相应得到速度—时间关系曲线，同时也能够进一步得到飞片1-4加速度与时间的关系。
测量所用装置包括爆炸箔起爆器1，爆炸箔起爆器1连接可施加高电压脉冲的电源2，电源2、爆炸箔起爆器1上的PVDF压电薄膜1-7分别与示波器3两端口相连；
所述的爆炸箔起爆器1包括玻璃反射板1-1，在玻璃反射板1-1上通过溅射的方式沉积起爆桥1-2，起爆桥1-2上紧贴有聚酰亚胺1-3，聚酰亚胺1-3上附有含加速膛1-6的陶瓷片1-5，贯穿陶瓷片1-5中心的通孔为加速膛1-6，聚酰亚胺1-3被剪切的飞片1-4大小由加速膛1-6的直径决定，陶瓷片1-5上附有PVDF压电薄膜1-7和电极1-8，PVDF压电薄膜1-7和电极1-8连接，PVDF压电薄膜1-7作为飞片1-4撞击的靶体。
本发明的有益效果为：通过多组不同长度的加速膛1-6，分阶段模拟飞片1-4在不同飞行距离下的飞行历程；测量原理简单，方法易行，最后通过曲线拟合的数学方法，可较准确地得到飞片1-4速度与时间的关系。
附图说明
图1为本发明所用装置的示意图。
图2为爆炸箔起爆器1的结构图。
图3为PVDF压电薄膜1-7示意图。
具体实施方法
以下结合附图详细说明本发明。
一种爆炸箔起爆器驱动飞片的测速方法，包括以下步骤：
1)根据待测爆炸箔起爆器1的陶瓷片1-5厚度s,设计制作厚度分别为的n-1组陶瓷片，每组陶瓷片中心处含相同直径的加速膛1-6，加速膛1-6为通孔，其中n的取值视厚度s以及所需的速度结果精确度而定；
2)集成制备上述s组除陶瓷片1-5厚度不同外，其他结构相同的爆炸箔起爆器1；
3)取一组爆炸箔起爆器1，参照图1，将爆炸箔起爆器1和电源2、示波器3连接，调节电压到起爆电压，起爆飞片1-4的瞬间在示波器3记录起爆时间信号，为信号一；
参照图2和图3，爆炸箔起爆器1中的起爆桥1-2电爆炸起爆后，铜箔瞬间相变为等离子体，聚酰亚胺1-3被含加速膛1-6的陶瓷片1-5所限制，通过等离子体的驱动，聚酰亚胺1-3被剪切出与加速膛1-6形状相同的飞片1-4，之后飞片1-4穿过加速膛1-6，加速膛1-6的长度即为飞片1-4的飞行距离，最终飞片1-4撞击PVDF压电薄膜1-7，PVDF压电薄膜1-7根据压电效应产生电荷，示波器3记录该电信号，为信号二；
记两信号的时间差为t，此时间差t即为飞片1-4的飞行时间；
4)重复剩余的n-1组爆炸箔起爆器1实验，得到n组不同长度加速膛1-6与对应的飞片1-4飞行时间的数据，进行曲线拟合得到飞片1-4飞行距离与飞行时间近似的函数关系式；
5)根据函数关系式求导得到飞片1-4速度与时间的关系，相应得到速度—时间关系曲线，同时也能够进一步得到飞片1-4加速度与时间的关系。
参照图1，测量所用装置包括爆炸箔起爆器1，爆炸箔起爆器1连接可施加高电压脉冲的电源2，电源2、爆炸箔起爆器1上的PVDF压电薄膜1-7分别与示波器3两端口相连。
参照图2和图3，所述的爆炸箔起爆器1包括玻璃反射板1-1，在玻璃反射板1-1上通过溅射的方式沉积起爆桥1-2，起爆桥1-2上紧贴有聚酰亚胺1-3，聚酰亚胺1-3上附有含加速膛1-6的陶瓷片1-5，贯穿陶瓷片1-5中心的通孔为加速膛1-6，聚酰亚胺1-3被剪切的飞片1-4大小由加速膛1-6的直径决定，陶瓷片1-5上附有PVDF压电薄膜1-7和电极1-8，PVDF压电薄膜1-7和电极1-8连接，PVDF压电薄膜1-7作为飞片1-4撞击的靶体。

Claims (2)

1.一种爆炸箔起爆器驱动飞片的测速方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据待测爆炸箔起爆器(1)的陶瓷片(1-5)厚度s,设计制作厚度分别为的n-1组陶瓷片，每组陶瓷片中心处含相同直径的加速膛(1-6)，加速膛(1-6)为通孔；
2)集成制备上述s组除陶瓷片(1-5)厚度不同外，其他结构相同的爆炸箔起爆器(1)；
3)取一组爆炸箔起爆器(1)，将爆炸箔起爆器(1)和电源(2)、示波器(3)连接，调节电压到起爆电压，起爆飞片(1-4)的瞬间在示波器(3)记录起爆时间信号，为信号一；
爆炸箔起爆器(1)中的起爆桥(1-2)电爆炸起爆后，铜箔瞬间相变为等离子体，聚酰亚胺(1-3)被含加速膛(1-6)的陶瓷片(1-5)所限制，通过等离子体的驱动，聚酰亚胺(1-3)被剪切出与加速膛(1-6)形状相同的飞片(1-4)，之后飞片(1-4)穿过加速膛(1-6)，加速膛(1-6)的长度即为飞片(1-4)的飞行距离，最终飞片(1-4)撞击PVDF压电薄膜(1-7)，PVDF压电薄膜(1-7)根据压电效应产生电荷，示波器(3)记录该电信号，为信号二；
记两信号的时间差为t，此时间差t即为飞片(1-4)的飞行时间；
4)重复剩余的n-1组爆炸箔起爆器(1)实验，得到n组不同长度加速膛(1-6)与对应的飞片(1-4)飞行时间的数据，进行曲线拟合得到飞片(1-4)飞行距离与飞行时间近似的函数关系式；
5)根据函数关系式求导得到飞片(1-4)速度与时间的关系，相应得到速度—时间关系曲线，同时也能够进一步得到飞片(1-4)加速度与时间的关系。
2.根据权利要求1所述的一种爆炸箔起爆器驱动飞片的测速方法，其特征在于：测量所用装置包括爆炸箔起爆器(1)，爆炸箔起爆器(1)连接可施加高电压脉冲的电源(2)，电源(2)、爆炸箔起爆器(1)上的PVDF压电薄膜(1-7)分别与示波器(3)两端口相连；
所述的爆炸箔起爆器(1)包括玻璃反射板(1-1)，在玻璃反射板(1-1)上通过溅射的方式沉积起爆桥(1-2)，起爆桥(1-2)上紧贴有聚酰亚胺(1-3)，聚酰亚胺(1-3)上附有含加速膛(1-6)的陶瓷片(1-5)，贯穿陶瓷片(1-5)中心的通孔为加速膛(1-6)，聚酰亚胺(1-3)被剪切的飞片(1-4)大小由加速膛(1-6)的直径决定，陶瓷片(1-5)上附有PVDF压电薄膜(1-7)和电极(1-8)，PVDF压电薄膜(1-7)和电极(1-8)连接，PVDF压电薄膜(1-7)作为飞片(1-4)撞击的靶体。
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