CN108120542A - 一种微尺度装药爆轰压力动态测试系统 - Google Patents

Abstract

一种微尺度装药爆轰压力动态测试系统，包括小型爆炸容器，小型爆炸容器与对准装置粘贴；对准装置将螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器、微尺度装药体和PCB转接板对准；微尺度装药体的输入端和多通道高速同步脉冲恒流源的触发端连接，多通道高速同步脉冲恒流源的触发端通过同轴电缆和示波器的输入端连接，多通道高速同步脉冲恒流源的输出端接螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器的输入端，螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器的输出端接示波器的输入端，示波器的输出端接计算机的输入端；敏感元件所占面积在直径0.2mm圆形范围内；螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器的基底、对准装置以及小型爆炸容器的载物台采用同种有机玻璃；本发明实现微小型火工品爆轰压力的精确测量。

Description

一种微尺度装药爆轰压力动态测试系统

技术领域

本发明属于爆轰压力测量技术领域，具体涉及一种微尺度装药爆轰压力动态测试系统。

背景技术

随着武器弹药小型化和火工品微型化的发展，微尺度装药爆轰压力的测试技术已经成为一项迫切需要解决的问题。在现有的微尺度装药爆轰压力动态测试系统中，首先，没有对准装置会导致其在微尺度装药爆轰压力测试中产生较大的误差；其次，爆轰冲击波传播过程中材料的阻抗不匹配也会导致一定的爆压计算误差；再次，电信号传输过程中由于传输线特性阻抗不匹配会导致传感器输出的模拟信号失真。因此，要较准确的测量微尺度装药爆轰压力，就必须同时解决上述三个问题。目前还未见同时解决上述三个问题的微尺度装药爆轰压力动态测试系统。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供了一种微尺度装药爆轰压力动态测试系统，能够实现直径小于2mm的微小型火工品爆轰压力的精确测量。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种微尺度装药爆轰压力动态测试系统，包括小型爆炸容器1，小型爆炸容器1与对准装置2粘贴；对准装置2将螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器11、微尺度装药体10和PCB转接板9对准；微尺度装药体10的输入端和多通道高速同步脉冲恒流源3的触发端连接，多通道高速同步脉冲恒流源3的触发端通过同轴电缆7和示波器5的输入端连接，多通道高速同步脉冲恒流源3的输出端接螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器11的输入端，螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器11的输出端接示波器5的输入端，示波器5的输出端接计算机4的输入端。

所述的小型爆炸容器1包括底座1-2，底座1-2和保护盖1-1连接，底座1-2上有一个载物台1-5、三个接线柱1-6和三个同轴电缆接线口1-7，接线柱1-6与同轴电缆接线口1-7通过连接导线1-4连接。

所述的对准装置2包括引线柱夹具2-1、PCB夹具2-2、装药体夹具2-3和传感器夹具2-4，各夹具依次固定在一起；传感器夹具2-4通过定位槽将螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器11固定，装药体夹具2-3通过限位孔将微尺度装药体10固定，PCB夹具2-2通过限位孔将PCB转接板9固定，引线柱夹具2-1通过限位孔将引线柱8固定。

所述的PCB转接板9包括定位框9-2，定位框9-2上设有引线孔9-1，引线孔9-1外装有引出电极9-3，引出电极9-3通过安装在引线孔9-1中的引线柱8与小型爆炸容器1的接线柱1-6连接；定位框9-2能够使得微尺度装药体10与PCB转接板9对准。

所述的微尺度装药体10包括绝缘基底10-3，绝缘基底10-3上设有起爆电极10-2，起爆电极10-2和其上的装药腔10-1配合，起爆电极10-2与PCB转接板9的引出电极9-3通过金丝连接。

所述的螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器11包括基底11-4，基底11-4中部设有敏感元件11-6，敏感元件11-6上设有绝缘层11-3，基底11-4两端设有电极11-2，电极11-2和敏感元件11-6接触导通，一侧的电极11-2和输入端线11-1连接，另一侧的电极11-2和输出端线11-5连接，输入端线11-1接多通道高速同步脉冲恒流源3，输出端线11-5接示波器5。

所述的螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器11的基底11-4、对准装置2以及小型爆炸容器1的载物台1-5采用同种有机玻璃材料。

所述的敏感元件11-6采用螺旋式结构；敏感元件11-6膜厚1μm，所占面积在直径0.2mm圆形范围内；敏感元件11-6采用锰铜材质。

所述的电极11-2采用铜材质。

本发明的有益效果为：

由于螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器11的敏感元件11-6尺寸很小，可以把与其相作用的爆轰波看成是一维平面波，这使得测量条件更接近理想状态；

对准装置2能在可接受的误差范围内保证螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器11的敏感元件11-6与微尺度装药体10的中心对准，从而可减小测量误差；

螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器11的基底11-4，对准装置2以及小型爆炸容器1的载物台1-5采用同种有机玻璃材料，这样保证了爆轰波在传播过程中经过的材料冲击阻抗相匹配，从而避免了在计算爆压时因阻抗不匹配而产生的计算误差；

螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器11产生的电信号在各仪器之间的传输是经过同轴电缆7实现的，这样减弱了模拟信号的失真，进而也增加了测量的准确度。

综上，本发明能够较准确的测量微尺度装药产生的爆轰压力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明对准装置与各对应部件的安装关系示意图。

图3为本发明小型爆炸容器的结构示意图，图(a)为正视图，图(b)为图(a)的B-B剖视图，图(c)为图(a)的A-A剖视图。

图4为本发明对准装置的结构示意图。

图5为本发明PCB转接板的结构示意图。

图6为本发明微尺度装药体的结构示意图。

图7为本发明螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明。

参照图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7，一种微尺度装药爆轰压力动态测试系统，包括小型爆炸容器1，小型爆炸容器1的载物台1-5与对准装置2的传感器夹具2-4通过胶水粘结；对准装置2的传感器夹具2-4通过定位槽将螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器11固定，装药体夹具2-3通过限位孔将微尺度装药体10固定，PCB夹具2-2通过限位孔将PCB转接板9固定，引线柱夹具2-1通过限位孔将引线柱8固定；在安装过程中，螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器11的敏感元件11-6与微尺度装药体10的装药腔10-1对准，微尺度装药体10的绝缘基底10-3与PCB转接板9的定位框9-2对准，微尺度装药体10的起爆电极10-2与PCB转接板9的引出电极9-3通过金丝连接，PCB转接板9的引线孔9-1与引线柱8接触；引线柱夹具2-1、PCB夹具2-2、装药体夹具2-3和传感器夹具2-4通过螺栓固定；微尺度装药体10的输入端和多通道高速同步脉冲恒流源3的触发端连接，多通道高速同步脉冲恒流源3的触发端通过同轴电缆7和示波器5的输入端连接，多通道高速同步脉冲恒流源3的输出端与螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器11的输入端11-1连接；螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器11的输出端11-5通过同轴电缆7与示波器5的输入端连接；示波器5的输出端与计算机4的输入端通过数据线6相连接。

参照图3，所述的小型爆炸容器1包括底座1-2，底座1-2通过螺纹孔1-3和保护盖1-1由螺钉连接，避免了保护盖1-1与底座1-2的相对运动，从而消除了绕线干扰和静电干扰；底座1-2上有一个载物台1-5、三个接线柱1-6和三个同轴电缆接线口1-7；接线柱1-6与同轴电缆接线口1-7通过连接导线1-4连接。小型爆炸容器1的底座1-2既可以将多通道高速同步脉冲恒流源3的触发信号传递到引线柱8，将多通道高速同步脉冲恒流源3输出的恒定电流传输到螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器11的输入端11-1，也可以将螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器11的输出信号传输到示波器5的输入端。

参照图2和图4，所述的对准装置2包括引线柱夹具2-1、PCB夹具2-2、装药体夹具2-3和传感器夹具2-4，各夹具依次通过螺栓固定在一起。传感器夹具2-4通过定位槽将螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器11固定，装药体夹具2-3通过限位孔将微尺度装药体10固定，PCB夹具2-2通过限位孔将PCB转接板9固定，引线柱夹具2-1通过限位孔将引线柱8固定。

参照图5，所述的PCB转接板9包括定位框9-2，定位框9-2上设有引线孔9-1，引线孔9-1外装有引出电极9-3，引出电极9-3通过安装在引线孔9-1中的引线柱8与小型爆炸容器1的接线柱1-6连接；定位框9-2能够使得微尺度装药体10与PCB转接板9对准。

参照图6，所述的微尺度装药体10包括绝缘基底10-3，绝缘基底10-3上设有起爆电极10-2，起爆电极10-2和其上的装药腔10-1配合，起爆电极10-2与PCB转接板9的引出电极9-3通过金丝连接。

参照图7，所述的螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器11包括基底11-4，基底11-4中部设有敏感元件11-6,敏感元件11-6上设有绝缘层11-3；基底11-4两端设有电极11-2，电极11-2和敏感元件11-6接触导通，一侧的电极11-2和输入端线11-1连接，另一侧的电极11-2和输出端线11-5连接，输入端线11-1接多通道高速同步脉冲恒流源3，输出端线11-5接示波器5。

所述的电极11-2采用铜材质，基底11-4采用有机玻璃，绝缘层11-3采用聚四氟乙烯，敏感元件11-6采用锰铜材质；敏感元件11-6采用螺旋式结构。

本发明的工作原理如下：

进行测试实验时，手动触发多通道高速同步脉冲恒流源3，微尺度装药爆炸；同时，多通道高速同步脉冲恒流源3给示波器5一个同步信号使其被触发并开始记录电压；微尺度装药爆轰产生二维定常爆轰波，其中心处的爆压作用在螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器11的敏感元件11-6上，使得其电阻发生变化；多通道高速同步脉冲恒流源3使得电阻变化转换为电压变化，该电压信号由同轴电缆传输到示波器5上。爆轰结束后，示波器5将所记录的电压数据传送至计算机4，由计算机4对电压数据进行存储和处理，最终显示出压力---时间曲线。

Claims (9)

1.一种微尺度装药爆轰压力动态测试系统，包括小型爆炸容器(1)，其特征在于：小型爆炸容器(1)与对准装置(2)粘贴；对准装置(2)将螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器(11)、微尺度装药体(10)和PCB转接板(9)对准；微尺度装药体(10)的输入端和多通道高速同步脉冲恒流源(3)的触发端连接，多通道高速同步脉冲恒流源(3)的触发端通过同轴电缆(7)和示波器(5)的输入端连接，多通道高速同步脉冲恒流源(3)的输出端接螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器(11)的输入端，螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器(11)的输出端接示波器(5)的输入端，示波器(5)的输出端接计算机(4)的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种微尺度装药爆轰压力动态测试系统，其特征在于：所述的小型爆炸容器(1)包括底座(1-2)，底座(1-2)和保护盖(1-1)连接，底座(1-2)上有一个载物台(1-5)、三个接线柱(1-6)和三个同轴电缆接线口(1-7)，接线柱(1-6)与同轴电缆接线口(1-7)通过连接导线(1-4)连接。

3.根据权利要求1所述的一种微尺度装药爆轰压力动态测试系统，其特征在于：所述的对准装置(2)包括引线柱夹具(2-1)、PCB夹具(2-2)、装药体夹具(2-3)和传感器夹具(2-4)，各夹具依次固定在一起；传感器夹具(2-4)通过定位槽将螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器(11)固定，装药体夹具(2-3)通过限位孔将微尺度装药体(10)固定，PCB夹具(2-2)通过限位孔将PCB转接板(9)固定，引线柱夹具(2-1)通过限位孔将引线柱(8)固定。

4.根据权利要求1所述的一种微尺度装药爆轰压力动态测试系统，其特征在于：所述的PCB转接板(9)包括定位框(9-2)，定位框(9-2)上设有引线孔(9-1)，引线孔(9-1)外装有引出电极(9-3)，引出电极(9-3)通过安装在引线孔(9-1)中的引线柱(8)与小型爆炸容器(1)的接线柱(1-6)连接；定位框(9-2)能够使得微尺度装药体(10)与PCB转接板(9)对准。

5.根据权利要求1所述的一种微尺度装药爆轰压力动态测试系统，其特征在于：所述的微尺度装药体(10)包括绝缘基底(10-3)，绝缘基底(10-3)上设有起爆电极(10-2)，起爆电极(10-2)和其上的装药腔(10-1)配合，起爆电极(10-2)与PCB转接板(9)的引出电极(9-3)通过金丝连接。

6.根据权利要求1所述的一种微尺度装药爆轰压力动态测试系统，其特征在于：所述的螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器(11)包括基底(11-4)，基底(11-4)中部设有敏感元件(11-6)，敏感元件(11-6)上设有绝缘层(11-3)；基底(11-4)两端设有电极(11-2)，电极(11-2)和敏感元件(11-6)接触导通，一侧的电极(11-2)和输入端线(11-1)连接，另一侧的电极(11-2)和输出端线(11-5)连接，输入端线(11-1)接多通道高速同步脉冲恒流源(3)，输出端线(11-5)接示波器(5)。

7.根据权利要求2、3或6所述的一种微尺度装药爆轰压力动态测试系统，其特征在于：所述的螺旋式锰铜薄膜超高压力传感器(11)的基底(11-4)、对准装置(2)以及小型爆炸容器(1)的载物台(1-5)采用同种有机玻璃材料。

8.根据权利要求6所述的一种微尺度装药爆轰压力动态测试系统，其特征在于：所述的敏感元件(11-6)采用螺旋式结构；敏感元件(11-6)膜厚1μm，所占面积在直径0.2mm圆形范围内；敏感元件(11-6)采用锰铜材质。

9.根据权利要求6所述的一种微尺度装药爆轰压力动态测试系统，其特征在于：所述的电极(11-2)采用铜材质。