CN108519494A - 一种测炸药爆炸加速度和速度的多段激光法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测炸药爆炸加速度和速度的多段激光法。测试装置包括：雷管，炸药试样，激光头，激光感度仪，数据收集处理系统。所述雷管能引爆炸药试样；所述的炸药试样为浆状炸药；所述的激光头数目可以人为改变，根据实际测试需要；所述的激光感度仪含有激光发生器，并含有衰减片能使激光能量均匀减弱到安全范围，然后通过分光镜和激光头将激光等距作用于待测炸药试样上；所述的数据收集处理系统主要有存储示波器和计算机，数据收集处理系统根据激光感度仪反馈回来的激光变化计算出每一等距区间的爆轰时间等数据，存储示波器显示出瞬时速度与时间的波形，计算机根据数据和公式得到炸药试样的加速度和速度。

Description

一种测炸药爆炸加速度和速度的多段激光法

技术领域

本发明涉及炸药爆轰参数测试领域，具体地说是一种测炸药爆炸加速度和速度的多段激光法。

背景技术

炸药爆速是指爆轰波在炸药中的传播速度，是炸药的重要参数。大量研究表明爆轰过程是爆轰波沿炸药一层层地进行传播的过程，其中爆速可以为爆轰机理、爆轰产物状态方程以及炸药产品质量等方面的研究提供重要的依据。目前关于炸药爆炸速度测试的方法有很多，如测时仪法、导爆索法、连续示波法、高速摄影法和光导纤维法等。其中测时仪法是通过在炸药试样上选取50mm测距，电子测时仪记录爆轰波经过这段测距的时间间隔，从而求出此段的平均爆速来表示测试炸药的爆速，但存在着对稳定爆轰区选取的误差等问题；导爆索法会存在导爆索的大量使用，不环保，导爆索爆速的精确度及导爆索内炸药的分布均匀性对实验测试精度存在着很大的影响，同时实验需要一块一定规格的铅板，离测试炸药药卷很近，存在着极大的安全隐患；连续示波法对于爆轰区导电性差的某些工业炸药并不适用；高速摄影法可以测得爆轰波的瞬时速度，但缺点是仪器昂贵，操作比较复杂，测试精度不高，不适合普遍测试；光导纤维法的测试精度不够高，试验时，光纤端部所在位置感应到的爆轰波阵面的闪光信息可能来自于相邻的波阵面，因为炸药爆轰产生的光传播和变化非常快。人们较多的研究过炸药爆炸速度，但对于炸药爆炸加速度的研究相对甚少，虽然加速度不断变化非常复杂，但是如果能用微元思想定性分析爆炸加速度，则能更好的为爆轰机理、爆轰产物状态方程以及炸药产品质量等方面的研究提供重要的依据。

炸药被引爆时，爆炸点附近一段距离内爆轰是不稳定的，只有经过一段距离后爆轰才趋向于稳定状态，这一段距离称为不稳定爆轰区。为了测试到稳定的极限爆速，药卷直径必须大于极限直径，而且要在稳定爆轰区进行测试。不同的测试方法选取的稳定爆轰区都不相同，但不管哪种选取方法，都存在着人为因素和操作误差，同时我们所说的稳定爆轰区也是相对稳定，而不是绝对的速度稳定不变，因为每个时刻炸药的爆轰速度都不是一样的，只是变化大小的问题。只有了解到炸药爆轰过程中速度变化才能更好的揭示炸药爆轰机理。因此我们设计了一种测炸药爆炸加速度和速度的多段激光法。

关于炸药爆炸加速度测试的专利很少，但炸药爆炸速度测试的专利有很多。如，CN201510908469.X公布了一种炸药爆炸速度测试系统及方法，该系统结构简单，制作方便，该方法测量精准。但是与传统的测时仪法相似，只是将电探针变成了电磁波信号探针，计算爆速的原理还是基本相同的，所以也存在着对稳定爆轰区选取的人为误差等问题。CN201010561230.7公布了一种炸药爆速测量装置及测量方法，测试药高为30mm，平铺在药框上测试，通过爆速仪和连续型探针得到炸药的平均爆速度，但主要用于爆炸复合炸药的爆速测量。CN201510128656.6公布了一种炸药爆速测试方法，利用发爆模块、时间测定模块、信号转换装置、起爆元件、传爆帽、导爆管精确测量炸药爆速。但是其中每次测试会用到三根导爆管，造成资源浪费和污染，同时导爆管内炸药的分布均匀性对实验测试精度存在着很大的影响。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，目的在于提供一种测炸药爆炸加速度和速度的多段激光法。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的，一种测炸药爆炸加速度和速度的多段激光法，其特征在于包括以下装置：雷管，炸药试样，激光头，激光感度仪，数据收集处理系统。所述雷管与起爆器连接，能引爆炸药试样；所述炸药试样为浆状炸药，如乳化炸药和水胶炸药等。所述的激光头数目可以人为改变，根据实际测试需要；所述的激光感度仪含有激光发生器，能产生激光，并含有衰减片能使激光能量均匀减弱到安全范围，然后通过分光镜和激光头将激光等距作用于待测炸药试样上；所述的数据收集处理系统主要有存储示波器和计算机，数据收集处理系统根据激光感度仪反馈回来的激光变化计算出每一等距区间的爆轰时间等数据，存储示波器显示出瞬时速度与时间的波形，计算机根据数据和公式得到炸药试样的加速度和速度。其中对于数据收集处理系统对加速度和速度计算处理方法原理如下：

假设一次实验使用的激光头数为N，各个激光头之间等距离排列，第一个激光头对准炸药试样中插入雷管的底端位置，最后一个激光头对准炸药试样的药柱底端位置。

这样炸药试样被分成了等距的N-1段，每段距离设为L，

每段距离L爆轰完所需时间依次为T₁、T₂、T₃、T₄......T_N-2、T_N-1。

将每一小段等效为匀加速直线运动来处理，则每一段上的平均速度：V₁＝L/T₁、V₂＝L/T₂、V₃＝L/T₃、V₄＝L/T₄......V_N-2＝L/T_N-2、V_N-1＝L/T_N-1。

每一段中间时刻为：T₁/2、T₁+T₂/2、T₁₊T₂₊T₃/2、T₁+T₂₊T₃₊T₄/2......T₁₊T₂₊T₃₊T₄+...+T_N-2/2、T₁₊T₂₊T₃₊T₄+...+T_N-2+T_N-1/2。

相令B等距两段中间时刻之间的时间：(T₁₊T₂/2)-T₁/2、(T₁₊T₂₊T₃/2)-(T₁₊T₂/2)、(T₁₊T₂₊T₃₊T₄/2)-(T₁₊T₂₊T₃/2)......(T₁₊T₂₊T₃₊T₄+...+T_N-2/2)-(T₁₊T₂₊T₃₊T₄+...+T_N-3/2)、(T₁₊T₂₊T₃₊T₄+...+T_N-2+T_N-1/2)-(T₁₊T₂₊T₃₊T₄+...+T_N-2/2)。即：(T₁/2+T₂/2)、(T₂/2₊T₃/2)、(T₃/2₊T₄/2).......(T_N-3/2+T_N-2/2)、(T_N-2/2+T_N-1/2)。

由公式：V_n-V_n-1＝a(T_n-T_n-1)知，

V₂-V₁＝a₂₁(T₂/2+T₁/2)；V₃-V₂＝a₃₂(T₂/2₊T₃/2)；V₄-V₃＝a₄₃(T₃/2₊T₄/2)......V_N-2-V_N-3＝a_{(N-2 N-3)}(T_N-3/2+T_N-2/2)；V_N-1-V_N-2＝a_{(N-1 N-2)}(T_N-2/2+T_N-1/2)。

由上述推导知：a₂₁＝(V₂-V₁)/(T₁/2+T₂/2)；_a32＝(V₃-V₂)/(T₂/2₊T₃/2)；a₄₃＝(V₄-V₃)/(T₃/2₊T₄/2)......a_{(N-2 N-3)}＝(V_N-2-V_N-3)/(T_N-3/2+T_N-2/2)；a_{(N-1 N-2)}＝(V_N-1-V_N-2)/(T_N-2/2+T_N-1/2)。

即：a₂₁＝2(L/T₂-L/T₁)/(T₁+T₂)；a₃₂＝2(L/T₃-L/T₂)/(T₂+T₃)；a₄₃＝2(L/T₄-L/T₃)/(T₃+T₄)......a_{(N-2 N-3)}＝2(L/T_N-2-L/T_N-3)/(T_N-3+T_N-2)；a_{(N-1 N-2)}＝2(L/T_N-1-L/T_N-2)/(T_N-2+T_N-1)。

得：a₂₁＝2L(T₁-T₂)/T₁T₂(T₁+T₂)；a₃₂＝2L(T₂-T₃)/T₂T₃(T₂+T₃)；a₄₃＝2L(T₃-T₄)/T₃T₄(T₃+T₄)......a_{(N-2 N-3)}＝2L(T_N-3-T_N-2)/T_N-3T_N-2(T_N-3+T_N-2)；a_{(N-1 N-2)}＝2L(T_N-2-T_N-1)/T_N-1T_N-2(T_N-2+T_N-1)。

一种测炸药爆炸加速度和速度的多段激光法，具体操作步骤如下：

步骤1：准备待测炸药试样和引爆炸药试样所需的雷管，将待测炸药试样装入药卷成型，将雷管一端插入待测炸药试样一端。

步骤2：选择合适的激光头数目，等距离分布在距待测炸药试样一定安全距离外，在测试炸药药卷外标注并确定好每一个激光点，其中第一个激光头对准炸药试样中插入雷管的底端位置，最后一个激光头对准炸药试样的药柱底端位置，确保每一个激光头发射的激光打到相应的位置，做好调试工作。

步骤3：在安全距离用起爆器起爆雷管，引爆炸药试样。

步骤4：数据收集处理系统根据激光感度仪反馈回来的激光变化计算出每一相同区间爆轰时间等数据，存储示波器显示出瞬时速度与时间的波形，计算机根据数据和公式得到炸药试样的加速度和速度。

本发明采用上述技术方案具有的有益效果：

1、通过一种测炸药爆炸加速度和速度的多段激光法，可以将炸药试样分为若干爆轰区间，得到不同区间的爆轰速度和加速度变化。

2、通过一种测炸药爆炸加速度和速度的多段激光法，可以通过数据采集处理系统得到炸药试样爆轰过程中速度与时间的变化曲线。

3、通过一种测炸药爆轰加速度和速度的多段激光法，可以通过数据采集处理系统得到炸药试样爆轰过程的稳定爆轰区，得到更加准确的炸药爆速，为我们更好的了解炸药爆轰机理提供参考依据。

附图说明

图1是一种测炸药爆炸加速度和速度的多段激光法的示意图，图1中1是雷管，图1中2是炸药试样，图1中3是激光头，图1中4是激光发生器，图1中5是数据采集处理系统。

具体实施方式：

一种测炸药爆炸加速度和速度的多段激光法，其特征在于它包括以下装置：雷管1、炸药试样2、激光头3、激光感度仪4、数据采集处理系统5。所述雷管1能引爆炸药试样；所述的炸药试样2为浆状炸药，如乳化炸药和水胶炸药等；所述的激光头3数目可以人为改变，根据实际测试需要；所述的激光感度仪4含有激光发生器，能产生激光，并通过分光镜和激光头3将激光等距作用于待测炸药试样上；所述的数据收集处理系统5主要有存储示波器和计算机，数据收集处理系统5根据激光感度仪反馈回来的激光变化计算出每一等距区间的爆轰时间等数据，存储示波器显示出瞬时速度与时间的波形，计算机根据数据和公式得到炸药试样的加速度和速度。

一种测炸药爆炸加速度和速度的多段激光法，具体操作步骤如下：

步骤1：准备待测炸药试样2和引爆炸药试样的雷管1，将待测炸药试样2装入药卷成型，将雷管1一端插入待测炸药试样2一端。

步骤2：选择合适的激光头3数目，等距离分布在距待测炸药试样一定安全距离外，在测试炸药2药卷外标注并确定好每一个激光点，其中第一个激光头3对准炸药试样中插入雷管的底端位置，最后一个激光头3对准炸药试样的药柱底端位置，确保每一个激光头3发射的激光打到相应的位置，做好调试工作。

步骤3：在安全距离用起爆器起爆雷管1，引爆炸药试样2。

步骤4：数据收集处理系统5根据激光感度仪4反馈回来的激光变化计算出每一相同区间爆轰时间等数据，存储示波器显示出瞬时速度与时间的波形，计算机根据数据和公式得到炸药试样2的加速度和速度。

实施例1：一种测乳化炸药爆炸加速度和速度的多段激光法，具体操作步骤如下：

步骤1：准备待测乳化炸药试样和导爆管雷管，将乳化炸药试样装入药卷成型，将导爆管雷管一端插入待测乳化炸药炸药药卷的一端。

步骤2：选择合适的激光头数目，等距离分布在距待乳化炸药试样一定安全距离外，在乳化炸药试样药卷外标注并确定好每一个激光点，其中第一个激光头对准炸药试样中插入雷管的底端位置，最后一个激光头对准炸药试样的药柱底端位置，确保每一个激光头发射的激光打到相应的位置，做好调试工作。

步骤3：在安全距离用起爆器起爆雷管，引爆炸药试样。

步骤4：数据收集处理系统根据激光感度仪反馈回来的激光变化计算出每一相同区间爆轰时间等数据，存储示波器显示出瞬时速度与时间的波形，计算机根据数据和公式得到乳化炸药试样的加速度和速度。

实施例2：一种测水胶炸药爆炸加速度和速度的多段激光法，具体操作步骤如下：

步骤1：步骤1：准备待测水胶炸药试样和导爆管雷管，将水胶炸药试样装入药卷成型，将导爆管雷管一端插入待测水胶炸药炸药药卷的一端。

步骤2：选择合适的激光头数目，等距离分布在距水胶炸药试样一定安全距离外，在水胶炸药试样药卷外标注并确定好每一个激光点，其中第一个激光头对准炸药试样中插入雷管的底端位置，最后一个激光头对准炸药试样的药柱底端位置，确保每一个激光头发射的激光打到相应的位置，做好调试工作。

步骤3：在安全距离用起爆器起爆雷管，引爆炸药试样。

步骤4：数据收集处理系统根据激光感度仪反馈回来的激光变化计算出每一相同区间爆轰时间等数据，存储示波器显示出瞬时速度与时间的波形，计算机根据数据和公式得到水胶炸药试样的加速度和速度。

实施例3：一种测储氢型乳化炸药爆炸加速度和速度的多段激光法，具体操作步骤如下：

步骤1：准备待测储氢型乳化炸药试样和导爆管雷管，将储氢型乳化炸药试样装入药卷成型，将导爆管雷管一端插入待测储氢型乳化炸药炸药药卷的一端。

步骤2：选择合适的激光头数目，等距离分布在距待测炸药试样一定安全距离外，在储氢型乳化炸药试药卷外标注并确定好每一个激光点，其中第一个激光头对准炸药试样中插入雷管的底端位置，最后一个激光头对准炸药试样的药柱底端位置，确保每一个激光头发射的激光打到相应的位置，做好调试工作。

步骤3：在安全距离用起爆器起爆雷管，引爆炸药试样。

步骤4：数据收集处理系统根据激光感度仪反馈回来的激光变化计算出每一相同区间爆轰时间等数据，存储示波器显示出瞬时速度与时间的波形，计算机根据数据和公式得到储氢型乳化炸药试样的加速度和速度。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种测炸药爆炸加速度和速度的多段激光法，其特征在于包括以下装置：雷管，炸药试样，激光头，激光感度仪，数据收集处理系统。

2.一种测炸药爆炸加速度和速度的多段激光法，其特征在于数据收集处理系统对加速度和速度计算处理方法原理如下：

假设一次实验使用的激光头数为N，各个激光头之间等距离排列，第一个激光头对准炸药试样中插入雷管的底端位置，最后一个激光头对准炸药试样的药柱底端位置，

这样炸药试样被分成了等距的N-1段，每段距离设为L，

每段距离L爆轰完所需时间依次为T₁、T₂、T₃、T₄….T_N-2、T_N-1；

由微元思想将每一小段等效为匀加速直线运动来处理，则每一段上的平均速度：V₁＝L/T₁、V₂＝L/T₂、V₃＝L/T₃、V₄＝L/T₄……V_N-2＝L/T_N-2、V_N-1＝L/T_N-1；

每一段中间时刻为：T₁/2、T₁₊T₂/2、T₁₊T₂₊T₃/2、T₁₊T₂₊T₃₊T₄/2….T₁₊T₂₊T₃₊T₄+…+T_N-2/2、T₁₊T₂₊T₃₊T₄+…+T_N-2+T_N-1/2；

相邻等距两段中间时刻之间的时间：(T₁₊T₂/2)-T₁/2、(T₁₊T₂₊T₃/2)-(T₁₊T₂/2)、(T₁₊T₂₊T₃₊T₄/2)-(T₁₊T₂₊T₃/2)……(T₁₊T₂₊T₃₊T₄+…+T_N-2/2)-(T₁₊T₂₊T₃₊T₄+…+T_N-3/2)、(T₁₊T₂₊T₃₊T₄+…+T_N-2+T_N-1/2)-(T₁₊T₂₊T₃₊T₄+…+T_N-2/2)；即：(T₁/2+T₂/2)、(T₂/2₊T₃/2)、(T₃/2₊T₄/2)…….(T_N-3/2+T_N-2/2)、(T_N-2/2+T_N-1/2)；

由公式：V_n-V_n-1＝a(T_n-T_n-1)知，

V₂-V₁＝a₂₁(T₂/2+T₁/2)；V₃-V₂＝a₃₂(T₂/2₊T₃/2)；V₄-V₃＝a₄₃(T₃/2₊T₄/2)…...V_N-2-V_N-3＝a_(N-2N-3)(T_N-3/2+T_N-2/2)；V_N-1-V_N-2＝a_(N-1N-2)(T_N-2/2+T_N-1/2)；

由上述推导知：a₂₁＝(V₂-V₁)/(T₁/2+T₂/2)；a₃₂＝(V₃-V₂)/(T₂/2₊T₃/2)；a₄₃＝(V₄-V₃)/(T₃/2₊T₄/2)……a_(N-2N-3)＝(V_N-2-V_N-3)/(T_N-3/2+T_N-2/2)；a_(N-1N-2)＝(V_N-1-V_N-2)/(T_N-2/2+T_N-1/2)；

即：a₂₁＝2(L/T₂-L/T₁)/(T₁+T₂)；a₃₂＝2(L/T₃-L/T₂)/(T₂+T₃)；a₄₃＝2(L/T₄-L/T₃)/(T₃+T₄)……a_(N-2N-3)＝2(L/T_N-2-L/T_N-3)/(T_N-3+T_N-2)；a_(N-1N-2)＝2(L/T_N-1-L/T_N-2)/(T_N-2+T_N-1)；

得：a₂₁＝2L(T₁-T₂)/T₁T₂(T₁+T₂)；a₃₂＝2L(T₂-T₃)/T₂T₃(T₂+T₃)；a₄₃＝2L(T₃-T₄)/T₃T₄(T₃+T₄)……a_(N-2N-3)＝2L(T_N-3-T_N-2)/T_N-3T_N-2(T_N-3+T_N-2)；a_(N-1N-2)＝2L(T_N-2-T_N-1)/T_N-1T_N-2(T_N-2+T_N-1)。

3.一种测炸药爆炸加速度和速度的多段激光法，具体操作步骤如下：

步骤1：准备待测炸药试样和引爆炸药试样所需雷管，将待测炸药试样装入药卷成型，将雷管一端插入待测炸药试样一端；

步骤2：选择合适的激光头数目，等距离分布在距待测炸药试样一定安全距离外，在测试炸药药卷外标注并确定好每一个激光点，其中第一个激光头对准炸药试样中插入雷管的底端位置，最后一个激光头对准炸药试样的药柱底端位置，确保每一个激光头发射的激光打到相应的位置，做好调试工作；

步骤3：在安全距离用起爆器起爆雷管，引爆炸药试样；

步骤4：数据收集处理系统根据激光感度仪反馈回来的激光变化计算出每一相同区间爆轰时间等数据，存储示波器显示出瞬时速度与时间的波形，计算机根据数据和公式得到炸药试样的加速度和速度。