CN110308180A - 一种用于炸药爆炸试验的仪器触发装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于炸药爆炸试验的仪器触发装置，该装置包括：装置壳体、镜头、日盲传感器、I/V转换模块、信号放大模块、信号滤波模块、调零模块和电源模块；日盲传感器信号输出端与I/V转换模块的信号输入端相连接，I/V转换模块的信号输出端与信号放大模块的信号输入端相连接，信号放大模块的信号输出端与信号滤波模块的信号输入端相连接，信号滤波模块的信号输出端与调零模块的信号输入端相连接，调零模块的信号输出端用于发出触发信号；电源模块输出端均与I/V转换模块、信号放大模块、信号滤波模块、调零模块的供电输入端相连接。本发明装置适用于炸药或弹药爆炸试验，可为测试仪器提供触发信号，其触发装置响应时间可达微秒级。
Description
本发明属于炸药爆炸测试技术领域，具体涉及一种仪器触发装置，特别是一种用于炸药爆炸试验的仪器触发装置。
背景技术
炸药或弹药爆炸是一个高速瞬态的化学反应过程，在炸药或弹药爆炸过程中会产生火球、冲击波、破片等毁伤元。通过对冲击波压力、火球温度、破片速度等参量进行测试与分析，可获得炸药或弹药的毁伤性能。通常测量这些毁伤参量需要使用数据采集器，由于炸药爆炸过程是一个高速瞬态的过程，所以要求数据采集器的采样速率非常高，如冲击波压力和破片速度参量测量时，要求数据采集器采样率至少1MHz。如果在炸药爆炸前使用连续采集，那么数据采集器所存储的数据量将会非常的大，这将不利于数据的判读与分析。因此，数据采集器通常会使用触发的方式对上述毁伤参量进行采集与存储。
目前，在爆炸场中炸药爆炸试验常用的仪器触发方法有内触发与外触发两种，其外触发是爆炸场试验时使用最多的方法。外触发系统由通断信号调理盒与触发线组成，其方法是将触发线一端先接通并缠绕在试验炸药上，另一端与通断信号调理盒连接，通断信号调理盒输出端与测试仪器外触发接口连接。炸药爆炸时将触发线接通端炸断，通断信号调理盒便输出一电平跳变信号，利用此电平跳变信号便可触发测试仪器，所以外触发需要配备一个通断信号调理盒并在测试仪器端与试验炸药之间布设一根长距离触发线，触发线长度通常需要200米，有的甚至需要500米。因此该种方法在爆炸场试验中，准备工作量较大，效率较低，而且长距离触发线容易受到拽拉而断开，从而导致仪器不能触发，使得触发可靠性不高。内触发方法是利用采集控制软件对数据采集器采集通道设置触发电平，当采集通道探测到传感器传递的信号电平达到所设置的触发电平后，则数据采集器开始触发采集。但是爆炸试验场环境较复杂，传感器及信号线容易受环境干扰而产生干扰信号，使得测试仪器容易误触发。此外，在战斗部动爆试验或军事演习投弹试验中，对毁伤参量的测量更是一个难题，尤其是测试仪器的触发问题。由于动爆试验或军事演习投弹试验中弹药的炸点不确定，所以外触发方法与内触发方法均不适用。
发明内容
为了克服现有技术的不足和缺陷，本发明提供了一种用于炸药爆炸试验的仪器触发装置，该装置是根据紫外日盲辐射原理，利用炸药爆炸时爆炸火球辐射出的紫外线，通过该触发装置内的日盲传感器探测接收到紫外线，然后经过后续电路模块的调理，从而输出触发信号实现测试仪器的触发，为炸药或弹药爆炸毁伤参量的可靠测量提供技术支撑。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种用于炸药爆炸试验的仪器触发装置，包括装置壳体、镜头、日盲传感器、I/V转换模块、信号放大模块、信号滤波模块、调零模块和电源模块；日盲传感器、I/V转换模块、信号放大模块、信号滤波模块、调零模块和电源模块均设置在装置壳体内，镜头设置在装置壳体上；日盲传感器信号输出端与I/V转换模块的信号输入端相连接，I/V转换模块的信号输出端与信号放大模块的信号输入端相连接，信号放大模块的信号输出端与信号滤波模块的信号输入端相连接，信号滤波模块的信号输出端与调零模块的信号输入端相连接，调零模块的信号输出端与触发信号输出接口相连接；电源模块输出端均与I/V转换模块、信号放大模块、信号滤波模块、调零模块的供电输入端相连接，用于为I/V转换模块、信号放大模块、信号滤波模块与调零模块供电。
进一步的，镜头采用圆形凸透镜，材质为石英，用于汇聚光线，增加光照强度和探测角度。
进一步的，日盲传感器感光面放置在镜头焦距范围内。
进一步的，信号放大模块采用两级运算放大器构成，且放大倍数可调。
进一步的，信号滤波模块采用二阶低通滤波器构成。
进一步的，还包括电源开关、电源指示灯、充电接口，电源开关用于控制触发装置总电源的接通与断开，电源指示灯用于电源通断指示，充电开关用于触发装置内部电池的充电。
进一步的，还包括信号放大倍数调节旋钮、手动调零旋钮，放大倍数调节旋钮用于信号放大模块放大倍数的调节，手动调零旋钮用于调零模块消除偏置电压。
进一步的，还包括触发信号输出接口，用于触发信号输出，通过信号线连接将触发信号传输给待触发的仪器设备。
进一步的，电源开关、电源指示灯、充电接口、信号放大倍数调节旋钮、手动调零旋钮及触发信号输出接口均设置在装置壳体上。
进一步的，装置壳体的材料为铝材。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几个方面：
(1)本发明提供的一种用于炸药爆炸试验的仪器触发装置，解决了战斗部动爆试验或军事演习投弹试验中测试仪器无法触发的问题，实现了战斗部动爆或演习投弹试验毁伤威力参量的可靠测量；
(2)本仪器触发装置，探测角度范围广，灵敏度高，操作简单便捷，可靠性与稳定性相比内触发与外触发方法较高；
(3)本仪器触发装置，准备工作量小，不需要长距离布设触发线，且触发装置可持续探测与重复使用，从而提高试验效率，降低试验测试时间成本和经济成本。
附图说明
图1是本发明的一种用于炸药爆炸试验的仪器触发装置结构示意图；
图2是本发明的试验炸药与触发装置布设位置关系示意图；
图3是实施例中炸药爆炸后本触发装置输出的触发信号曲线图；
图中标号分别代表：1、试验炸药，2、触发装置，3、三脚架，4、信号线，5、测试仪器。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明的一种用于炸药爆炸试验的仪器触发装置，包括装置壳体、镜头、日盲传感器、I/V转换模块、信号放大模块、信号滤波模块、调零模块和电源模块。
装置壳体由铝材质制成，日盲传感器、I/V转换模块、信号放大模块、信号滤波模块、调零模块和电源模块设置在装置壳体内，镜头设置在装置壳体上。镜头用于汇聚光线，增加光照强度和紫外探测角度。日盲传感器信号输出端与I/V转换模块的信号输入端相连接，用于将日盲传感器接收到紫外辐射而产生的感应电流信号转化电压信号；I/V转换模块的信号输出端与信号放大模块的信号输入端相连接，用于将I/V转换模块输出的微小电压信号放大；信号放大模块的信号输出端与信号滤波模块的信号输入端相连接，用于滤除放大模块输出信号中的高频噪声；信号滤波模块的信号输出端与调零模块的信号输入端相连接，用于消除由I/V转换模块、信号放大模块、信号滤波模块引入的偏置电压；调零模块信号输出端与触发信号输出接口相连接。电源模块输出端均与I/V转换模块、信号放大模块、信号滤波模块、调零模块的供电输入端相连接，用于为I/V转换模块、信号放大模块、信号滤波模块与调零模块供电。一种具体结构为：仪器触发装置外壳上布置有镜头、电源开关、电源指示灯、充电接口、放大倍数调节旋钮、手动调零旋钮及触发信号输出端口，内部组成包括：日盲传感器、I/V转换模块、信号放大模块、信号滤波模块、调零模块和电源模块。
本发明的触发装置的工作原理:
仪器触发装置的工作原理是根据紫外日盲辐射原理，利用炸药或弹药爆炸时爆炸火球产生的紫外辐射，采用日盲传感器探测接收到该紫外辐射，从而输出感应电流信号，该感应电流信号经过I/V转换模块转化为电压信号，电压信号经信号放大模块放大后再通过信号滤波模块滤除信号中的高频噪声，最后通过调零模块将信号中的偏置电压消除后经触发信号输出接口输出，再通过信号线传输至测试仪器触发接口，从而实现测试仪器的触发。
以下是发明人给出的具体实施例。
如图2所示，本实施例是110kg的某含铝炸药静爆试验，测试仪器为冲击波参量测试仪，测试仪器放置于距离爆心200米的掩体内，仪器触发装置固定在掩体侧面一个可升降的三脚架上。试验时，首先调整触发装置使其镜头对准爆心方向，其次使用两根双端为Q9型接头的信号线，一根连接冲击波参量测试仪触发接口与其中一个触发信号输出接口，另一根连接冲击波参量测试仪的数据采集接口与另一个触发信号输出接口，然后打开触发装置与测试仪器电源，调整好触发装置放大倍数并设置仪器为待触发状态。待炸药起爆后，触发装置输出触发信号，冲击波参量测试仪正常触发并采集到数据。其中采集到的触发信号波形曲线如图3所示。从触发信号波形图上看出，触发信号电压幅值为3.49V，波形上升时间为50微秒左右，说明该触发装置内日盲传感器准确探测并感应到了炸药爆炸后爆炸火球产生的紫外辐射，也证明了该触发装置适用于爆炸场炸药爆炸试验测试仪器的触发。
Claims (8)
1.一种用于炸药爆炸试验的仪器触发装置，其特征在于，包括装置壳体、镜头、日盲传感器、I/V转换模块、信号放大模块、信号滤波模块、调零模块和电源模块；其中，
所述日盲传感器、I/V转换模块、信号放大模块、信号滤波模块、调零模块和电源模块均设置在装置壳体内；所述镜头设置在装置壳体上；
所述日盲传感器信号输出端与I/V转换模块的信号输入端相连接，I/V转换模块的信号输出端与信号放大模块的信号输入端相连接，信号放大模块的信号输出端与信号滤波模块的信号输入端相连接，信号滤波模块的信号输出端与调零模块的信号输入端相连接，调零模块的信号输出端与触发信号输出接口相连接；
所述电源模块输出端均与I/V转换模块、信号放大模块、信号滤波模块、调零模块的供电输入端相连接，用于为I/V转换模块、信号放大模块、信号滤波模块、调零模块供电。
2.如权利要求1所述的一种用于炸药爆炸试验的仪器触发装置，其特征在于，还包括电源开关、电源指示灯、充电接口、信号放大倍数调节旋钮、手动调零旋钮、触发信号输出接口；
所述的电源开关、电源指示灯、充电接口、信号放大倍数调节旋钮、手动调零旋钮、触发信号输出接口均设置在装置壳体上。
3.如权利要求1所述的镜头为圆形凸透镜，材料为石英，直径大于60mm。
4.如权利要求1所述的信号放大模块采用两级运算放大器构成，且放大倍数可调。
5.如权利要求1所述的信号滤波模块采用二阶低通滤波器构成。
6.如权利要求1所述的电源模块由内部电池与稳压电路组成，内部电池采用12V/1AH锂电池。
7.如权利要求1所述的装置壳体材料为金属材料。
8.如权利要求2所述的触发信号输出接口数量不少于2个。
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