CN113281377B - 爆炸瞬变温度场中目标物体热剂量测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了爆炸瞬变温度场中目标物体热剂量测量装置及测量方法，目的是解决现有测量装置和方法中存在的易受电磁干扰、系统复杂、需电测设备辅助、精度不足的缺点。装置由密封壳体、受热面板、n₃根导热金属管、绝热构件4、n₃根形状记忆合金弹簧组成。形状记忆合金弹簧采用单程形状记忆合金制备。本发明利用形状记忆合金弹簧热变形特性将热效应中的热剂量参数定量转化为弹簧变形量，实现对爆炸热效应的快速定量测量。该测量装置结构简单、成本低且可重复使用、抗电磁干扰能力强、结果后处理方便、测量精度高、可用于不同地域条件下瞬变温度场快速定量测量，为温度场热剂量测量提供一种新的参考选择。

Description

爆炸瞬变温度场中目标物体热剂量测量装置及测量方法

技术领域

本发明属于温度检测领域，涉及一种物体目标在瞬变温度场中受热测量装置。更具体的，涉及一种利用记忆合金弹簧热变形特性对物体目标在爆炸温度场中热剂量进行检测的测量装置。

背景技术

常规炸药爆炸的毁伤效应主要有冲击波超压、爆炸产物以及热效应等。目前，国内外针对凝聚相炸药研究的重点是冲击波毁伤效应以及破片损伤，但对高能凝聚相炸药爆炸后产生热辐射作用的研究较少。造成这一现象的原因有以下两个方面：一是冲击波有效作用范围比热辐射作用距离大；二是由于凝聚相炸药反应的时间极短，相应的热作用没有累积效应，无法产生热辐射毁伤，测试条件恶劣，测试手段受环境影响较大，难以进行可行测试。现有热效应毁伤准则有热通量准则、热剂量准则以及热通量-热剂量准则，由于爆炸瞬态温度场热效应作用时间短，因此采用热剂量准则进行热效应毁伤评估更为合理。

目前，爆炸温度场热剂量测量装置主要为电学传感器，包括光纤测温传感器、荧光测温传感器、热电偶测温传感器等，具有易受冲击波损坏、测温系统布设复杂、受环境条件影响(例如光源、空气密度等环境条件)等缺点。

对应于现有热剂量测温装置，爆炸温度场热剂量测试方法主要为电学传感器对温度场参数进行测量，在计算分析得到爆炸温度场特点，按照传感器与温度场接触特点，电学传感器测温方法分为两种：接触测温法和非接触测温法。

接触测温法是指利用热电偶进行测温，热电偶测温过程中，需要传感器直接接触目标，传感器产生热传导，根据热力学平衡定律，冷端和热端达到平衡时，检测元件输出电信号。接触法测温方法主要运用的是热传导和热交换，由热力学第一定律得到，达到热平衡时检测元件的温度就可以看作被测介质的温度。由于需要接触待测物体，在瞬变高温测试中，热电偶易受电磁干扰，且对于爆炸温度场，热电偶还无法实现抗冲击波破坏。

非接触测温法方法主要为红外辐射测温，根据红外辐射基本定律的原理对温度进行测量。爆炸产生的火球向四周发射的红外辐射携带温度信息，与火球表面自身的温度存在着精确的定量关系，可通过红外辐射基本定律推导。通过测量火球发射的红外辐射能量，能够准确计算出火球的实际温度及其温度场分布，从而进一步分析其热毁伤效应。但是测量结果受被测目标发射率影响而无法测得真实温度，而且无法测量高温空气等透明物体，且存在测量系统建设成本高、需要使用光源进行主动测量，这样会增加测试复杂程度，且对环境条件要求高。

综上所述，现有爆炸温度场热剂量电学测温方法至少存在如下技术问题：

1.接触测温法中现有电测传感器法存在易受干扰、测试系统成本高、测量后处理程序繁琐、安装过程和传感器自身影响测试结果等难题。

2.非接触测温法中受环境、待测目标发射率影响较大，且存在测量系统建设成本高、需要使用光源进行主动测量(增加测试复杂程度和环境条件)。

形状记忆合金是一种具有超弹性、高阻尼特性、线电阻特性(形状记忆合金电阻和温度呈线性关系)的新型材料，其弹性模量与温度变化呈现正相关性质。按其加热变形特征，形状记忆合金可分为三类：(1)单程记忆合金。指合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前形状。这种只在加热过程中存在记忆效应的合金称为单程记忆合金。(2)双程记忆合金。指合金在加热时恢复高温相形状，冷却时又恢复低温相形状，称为双程记忆合金。(3)全程记忆合金。合金在加热时恢复高温相形状，冷却时变成形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆合金。

单程形状记忆合金弹簧在温度场中响应速度快，受热变形与温度变化具有定量关系，设计不同材料成分，不同奥氏体温度、不同弹簧尺寸可以得到多种温度-形变曲线，以便于制作不同量程、不同灵敏度系数的记忆合金热通量传感器，形状记忆合金弹簧由形状记忆合金丝制作而成，因此两者具有相同的热变形情况。根据已有文献数据，形状记忆合金弹簧变形与温度存在定量关系，并根据热剂量与温度之间的函数关系反推得到热效应参数热剂量。目前尚无公开文献涉及采用形状记忆合金弹簧制作爆炸瞬变温度场中目标物体热剂量测量装置的技术方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种爆炸瞬变温度场中目标物体热剂量测量装置及测量方法，该测量装置基于形状记忆合金热变形特性，解决现有测量装置和测量方法中存在的易受电磁干扰、测试系统复杂等难题和需电测设备辅助测试、测试精度不足的缺点。该测量装置结构简单、成本低且可重复使用、抗电磁干扰能力强、结果后处理方便、测量精度高、可用于不同地域条件下瞬变温度场快速定量测量，为温度场热剂量测量提供一种新的参考选择。

技术方案是：结合爆炸热效应特点，本发明选用单程形状记忆合金作为热剂量传感器的核心构件。由于线状记忆合金丝的伸缩范围有限，不利于爆炸温度场中的高温环境，因此本发明采用记忆合金弹簧作为装置的敏感元件，扩大伸缩范围，进而扩大热剂量传感器测定量程。本发明利用形状记忆合金弹簧热变形特性将热效应中的热剂量参数定量转化为弹簧变形量，从而实现对爆炸热效应的快速定量测量。此外，单程形状记忆合金弹簧受热变形后结构稳定，爆炸温度场消散后不会回弹，便于测定变形长度，且可重复性利用，节约试验成本，非常适用于需要回收的测量爆炸温度场特性的无源传感器。

本发明爆炸瞬变温度场中物体热剂量测量装置由密封壳体、受热面板、n₃根导热金属管、绝热构件、n₃根形状记忆合金弹簧组成。形状记忆合金弹簧采用单程形状记忆合金制备，沿导热金属管长度方向放置于导热金属管内部，形状记忆合金弹簧与导热金属管同轴。

密封壳体用于装载形状记忆合金弹簧、受热面板、导热金属管、绝热构件，为长方体型，长度L₁满足120mm≤L₁≤150mm；宽度W₁满足100mm≤W₁≤150mm；高度H₁满足50m≤H₁≤80m；壁厚t₁满足2mm≤t₁≤5mm；密封壳体底部用以固定导热金属管，密封壳体底部厚度

满足

密封壳体采用高强金属制成，要求材料满足：屈服强度σ₁>120MPa，密度ρ₁>1g/cm³，导热系数λ₁≤20W/m·K。基本原则是在爆炸冲击波作用下不变形，即对内部结构起到保护作用；具有较好的隔热性能，能够避免其他方向热流对温度测定带来误差。

受热面板用于接收传感器上表面传导的瞬态温度场热流，形状为矩形，覆盖在导热金属管上表面，其长度L₂满足L₂＝L₁-2×t₁；宽度W₂满足W₂＝W₁-2×t₁；厚度H₂满足H₂≤H₁，优选30mm≤H₂≤50mm。受热面板材料为高强度金属，要求材料满足：屈服强度σ₂>100MPa，密度ρ₂>1g/cm³，导热系数λ₂≥50W/m·K。基本原则是在爆炸冲击波作用下不变形，对内部导热金属管和形状记忆合金弹簧不产生挤压变形；且受热面板材料具有较好的导热性能，保证形状记忆合金弹簧能够有效感受受热面板的传导热量。受热面板厚度H₂可以根据材料强度做调整，若材料强度大于200MPa，H₂可适当降低，满足20mm≤H₂≤30mm；若材料强度小于100MPa，H₂可适当调高，满足50mm≤H₂≤60mm。

导热金属管用于装载和固定记忆合金弹簧，为薄壁空心方形金属管，其长度L₃满足L₃＝L₂；导热金属管外壁宽度W₃和高度H₃满足W₃＝H₃<H₁-H₂,优选为W₃＝H₃≤30mm；管壁厚度t₃满足3mm≤t₃≤5mm，依据受热面板宽度W₂设计导热金属管数量n₃，导热金属管数量n₃满足n₃×W₃≤0.8×W₂。导热金属管采用导热性较好的材料制作，要求材料满足：屈服强度σ₃>200MPa，密度ρ₃>2g/cm³，导热系数λ₃≥300W/m·K，由于导热金属管内壁和形状记忆合金弹簧接触，需保证导热金属管内壁光滑，形状记忆合金弹簧在导热金属管内部收缩变形不受影响，要求导热金属管内壁摩擦系数μ<0.05。基本设计原则是保证导热金属管在冲击波作用下不发生塑性变形，且能够对爆炸温度场热流产生一定衰减。

绝热构件用于隔绝相邻导热金属管之间温度场相互影响，避免带来测量误差，绝热构件分布于相邻导热金属管间隔部位和导热金属管底部与外壳底部之间。分布于相邻导热金属管间隔部位的矩形块称为第一绝热构件，分布于导热金属管底部与外壳底部之间的方形板称为第二绝热构件。第一绝热构件尺寸设计要求：长度L₄满足L₄＝L₃，宽度W₄和高度H₄满足W₄＝H₄＝0.8×W₃＝0.8×H₃，第一绝热构件数量n₄满足n₄＝n₃+1；第二绝热构件长度

满足

宽度

满足

高度

满足

第一绝热构件和第二绝热构件均采用密度较小、强度较大的绝热材料，要求材料满足：屈服强度σ₄>200MPa，密度ρ₄>2g/cm³，导热系数λ₄<10W/m·K。基本原则是保证单根导热金属管不受到相邻金属管以及外壳带来的温度测量误差。

形状记忆合金弹簧采用单程记忆合金制备，用于转换温度场参数为弹簧形变，形状记忆合金弹簧直径D₅满足D₅＝W₃-2×t₃-0.01mm；丝径d₅满足1.0mm<d₅<2.0mm；长度L₅满足L₅＝0.9×L₃；马氏体相变温度T_M满足80℃≤T_M≤120℃。形状记忆合金弹簧采用镍钛合金制作，要求在热效应作用下形状记忆合金弹簧可以产生较为明显的收缩变形。n₃根形状记忆合金弹簧分别放置于n₃个导热金属管中，形状记忆合金弹簧伸缩方向和导热金属管长度方向一致。

整体装置安装顺序是:(1)保证记忆合金弹簧伸缩方向和导热金属管长度方向一致，并放置于导热金属管内部；(2)将绝热构件沿长度方向同轴放置于密封壳体内部；并将导热金属管放置于第一绝热构件的间隔空隙；然后将受热面板覆盖在导热金属管和第一绝热构件上表面。

采用本发明测量装置进行爆炸瞬态温度场热剂量测量的方法是：

第一步，测量准备：

1.1检查测量装置构件之间连接接触情况，确保受热面板、导热金属管、绝热构件紧密接触，确保形状记忆合金弹簧与导热金属管内壁紧密接触，确保受热面板、绝热构件、密封壳体彼此紧密接触。形状记忆合金弹簧和导热金属管内壁是否紧密接触可以通过控制形状记忆合金弹簧直径D₅与导热金属管内壁尺寸匹配，满足W₃-2×t₃-D₅≤0.1mm；受热面板、绝热构件、导热金属管、密封壳体是否紧密接触可以直接观察判断。

1.2将测量装置布置在待测爆炸瞬态温度场中任意位置，并测量炸药中心与装置受热面板的垂直距离L，受热面板用于接收爆炸瞬态温度场热流。

1.3测定形状记忆合金弹簧原始温度T₀。

1.4测量n₃根导热金属管的平均质量m。

第二步，采用测量装置对瞬态温度场热剂量进行测量，方法是：

2.1炸药在爆炸点发生爆炸，形成热效应并向外传播，热流到达受热面板表面时，温度场热流通过受热面板和导热金属管进行定量热效应衰减，衰减后的热效应作用于形状记忆合金弹簧，形状记忆合金弹簧发生规律性受热收缩变形。

2.2爆炸冲击后取出所有形状记忆合金弹簧，取出时应保证形状记忆合金弹簧不受外力影响产生二次变形，记录并得到n₃根形状记忆合金弹簧收缩变形量分别为x₁，…，x_i，…，x_n3，1≤i≤n₃，计算得到收缩变形量平均值为

2.3根据δ和温度T^*(形状记忆合金弹簧感受温度)之间的关系式公式(1)以及导热金属管3热剂量Q和温度T^*关系式公式(2)，得到记忆合金感受热剂量与变形量之间的定量关系。

0＝A₁δ+B₁(T^*-T₀)+A₂δ²+B₂(T^*-T₀)δ+A₃δ³+B₃(T^*-T₀)δ² (1)

Q＝cm(T^*-t₀) (2)

式中，δ为n₃根形状记忆合金弹簧收缩变形量平均值；T^*为形状记忆合金弹簧接收到的变形温度(由测得的变形量δ按照公式(1)计算得到)；T₀为形状记忆合金弹簧原始温度；参数A₁、A₂、A₃、B₁、B₂、B₃通过记忆合金弹簧材料说明书获得；c为导热金属3比热容；m为n3根导热金属管平均质量。

因此根据形状记忆合金弹簧收缩形变量平均值δ可以计算得到其感受热剂量为Q。

第三步，实验结束后对取出后的形状记忆合金弹簧进行直接加热实现形状恢复，并于常温下拉伸至L₅，从而实现测温装置的重复利用。

针对现有技术存在的缺陷或不足，本发明提供的基于形状记忆合金的热效应测量装置，利用单向形状记忆合金变形特性和所感受温度之间的定量关系，可以反演不同物体在爆炸瞬态温度场中的受热情况。

采用本发明可以达到以下技术效果：

1.本发明通过测量记忆合金弹簧收缩变形量平均值δ，结合公式(1)～(2)可以得到爆炸温度场在测温装置处热剂量Q，完成爆炸瞬态温度场热剂量的快速定量测量。

2.本发明的记忆合金弹簧可以采用不同相变温度T_M、不同直径D₅和丝径d₅，使得可以形成较为丰富的装置规格；受热面板2厚度H₂影响着装置测量灵敏度，H₂越小灵敏度越高，可以通过调整H₂实现装置的高灵敏度；导热金属管3导热系数λ₃决定着记忆合金弹簧感受温度T^*范围，可以通过改变导热系数λ₃实现对装置量程调整。此外还可以调整装置到爆炸火球中心距离L，以此实现装置对瞬态温度场中不同位置热剂量的快速定量测量。

3.本发明具有结构简单、无需供电、布设使用方便、结果后处理简单、使用成本低且可重复使用等优点。

附图说明

图1是本发明测量装置总体结构示意图；

图2是本发明测量装置正视图；

图3是本发明测量装置侧视图。

具体实施方式

如图1所示，本发明爆炸瞬变温度场中物体热剂量测量装置由密封壳体1、受热面板2、n₃根导热金属管3、绝热构件4、n₃根形状记忆合金弹簧5组成。形状记忆合金弹簧5采用单程形状记忆合金制备，沿导热金属管3长度方向放置于导热金属管3内部，形状记忆合金弹簧5与导热金属管3同轴。

结合图2和图3所示，密封壳体1用于装载形状记忆合金弹簧5、受热面板2、导热金属管3、绝热构件4，为长方体型，长度L₁满足120mm≤L₁≤150mm；宽度W₁满足100mm≤W₁≤150mm；高度H₁满足50m≤H₁≤80m；壁厚t₁满足2mm≤t₁≤5mm；密封壳体1底部用以固定导热金属管3，密封壳体1底部厚度

满足

密封壳体1采用高强金属制成，要求材料满足：屈服强度σ₁>120MPa，密度ρ₁>1g/cm³，导热系数λ₁≤20W/m·K。基本原则是在爆炸冲击波作用下不变形，即对内部结构起到保护作用；具有较好的隔热性能，能够避免其他方向热流对温度测定带来误差。

结合图2和图3所示，受热面板2用于接收传感器上表面传导的瞬态温度场热流，形状为矩形，覆盖在导热金属管3上表面，其长度L₂满足L₂＝L₁-2×t₁；宽度W₂满足W₂＝W₁-2×t₁；厚度H₂满足H₂≤H₁，优选30mm≤H₂≤50mm。受热面板2材料为高强度金属，要求材料满足：屈服强度σ₂>100MPa，密度ρ₂>1g/cm³，导热系数λ₂≥50W/m·K。基本原则是在爆炸冲击波作用下不变形，对内部导热金属管3和单程记忆合金弹簧5不产生挤压变形；且受热面板材料具有较好的导热性能，保证单程记忆合金弹簧5能够有效感受受热面板2的传导热量。受热面板2厚度H₂可以根据材料强度做调整，若材料强度大于200MPa，H₂可适当降低，满足20mm≤H₂≤30mm；若材料强度小于100MPa，H₂可适当调高，满足50mm≤H₂≤60mm。

结合图2和图3所示，导热金属管3用于装载和固定记忆合金弹簧，为薄壁空心方形金属管，其长度L₃满足L₃＝L₂；导热金属管3外壁宽度W₃和高度H₃满足W₃＝H₃<H₁-H₂,优选为W₃＝H₃≤30mm；管壁厚度t₃满足3mm≤t₃≤5mm，依据受热面板宽度W₂设计导热金属管3数量n₃，导热金属管数量n₃满足n₃×W₃≤0.8×W₂。导热金属管3采用导热性较好的材料制作，要求材料满足：屈服强度σ₃>200MPa，密度ρ₃>2g/cm³，导热系数λ₃≥300W/m·K，由于导热金属管3内壁和形状记忆合金弹簧5接触，需保证导热金属管3内壁光滑，形状记忆合金弹簧5在导热金属管3内部收缩变形不受影响，要求导热金属管3内壁摩擦系数μ<0.05。基本设计原则是保证导热金属管3在冲击波作用下不发生塑性变形，且能够对爆炸温度场热流产生一定衰减。

结合图2和图3所示，绝热构件4用于隔绝相邻导热金属管3之间温度场相互影响，避免带来测量误差，绝热构件4分布于相邻导热金属管3间隔部位和导热金属管3底部与外壳1底部之间。分布于相邻导热金属管3间隔部位的矩形块称为第一绝热构件41，分布于导热金属管3底部与外壳1底部之间的方形板称为第二绝热构件42。第一绝热构件41尺寸设计要求：长度L₄满足L₄＝L₃，宽度W₄和高度H₄满足W₄＝H₄＝0.8×W₃＝0.8×H₃，第一绝热构件41数量n₄满足n₄＝n₃+1；第二绝热构件42长度

满足

宽度

满足

高度

满足

第一绝热构件41和第二绝热构件42均采用密度较小、强度较大的绝热材料，要求材料满足：屈服强度σ₄>200MPa，密度ρ₄>2g/cm³，导热系数λ₄<10W/m·K。基本原则是保证单根导热金属管3不受到相邻金属管以及外壳带来的温度测量误差。

结合图2和图3所示，形状记忆合金弹簧5采用单程记忆合金制备，用于转换温度场参数为弹簧形变，形状记忆合金弹簧5直径D₅满足D₅＝W₃-2×t₃-0.01mm；丝径d₅满足1.0mm<d₅<2.0mm；长度L₅满足L₅＝0.9×L₃；马氏体相变温度T_M满足80℃≤T_M≤120℃。形状记忆合金弹簧5优选采用镍钛合金制作，要求在热效应作用下形状记忆合金弹簧5可以产生较为明显的收缩变形。n₃根形状记忆合金弹簧2分别放置于n₃个导热金属管3中，记忆合金弹簧5伸缩方向和导热金属管3长度方向一致。

采用图1所示的本发明测量装置进行爆炸瞬态温度场热剂量测量的方法是：

第一步，测量准备：

1.1检查测量装置构件之间连接接触情况，确保受热面板2、导热金属管3、绝热构件4紧密接触，确保形状记忆合金弹簧5与导热金属管3内壁紧密接触，确保受热面板2、绝热构件4、密封壳体1彼此紧密接触。形状记忆合金弹簧5和导热金属管3内壁是否紧密接触可以通过控制形状记忆合金弹簧5直径D₅与导热金属管3内壁尺寸匹配，满足W₃-2×t₃-D₅≤0.1mm；受热面板2、绝热构件4、导热金属管3、密封壳体1是否紧密接触可以直接观察判断。

1.2将测量装置布置在待测爆炸瞬态温度场中任意位置，并测量炸药6中心与装置受热面板2的垂直距离L，受热面板2用于接收爆炸瞬态温度场热流。

1.3测定形状记忆合金弹簧5原始温度T₀。

1.4测量n₃根导热金属管3的平均质量m。

第二步，采用测量装置对瞬态温度场热剂量进行测量，方法是：

2.1炸药6在爆炸点发生爆炸，形成热效应并向外传播，热流到达受热面板2表面时，温度场热流通过受热面板2和导热金属管3进行定量热效应衰减，衰减后的热效应作用于形状记忆合金弹簧5，形状记忆合金弹簧5发生规律性受热收缩变形。

2.2爆炸冲击后取出所有形状记忆合金弹簧5，取出时应保证形状记忆合金弹簧5不受外力影响产生二次变形，记录并得到n₃根形状记忆合金弹簧5收缩变形量分别为x₁，…，x_i，…，x_n3，1≤i≤n₃，计算得到收缩变形量平均值为

2.3根据δ和温度T^*(形状记忆合金弹簧5感受温度)之间的关系式公式(1)以及导热金属管3热剂量Q和温度T^*关系式公式(2)，得到记忆合金感受热剂量与变形量之间的定量关系。

0＝A₁δ+B₁(T^*-T₀)+A₂δ²+B₂(T^*-T₀)δ+A₃δ³+B₃(T^*-T₀)δ² (1)

Q＝cm(T^*-T₀) (2)

式中，δ为n₃根形状记忆合金弹簧5收缩变形量平均值；T^*为形状记忆合金弹簧5接收到的变形温度(由测得的变形量δ按照公式(1)计算得到)；T₀为形状记忆合金弹簧5原始温度；参数A₁、A₂、A₃、B₁、B₂、B₃通过记忆合金弹簧材料说明书获得；c为导热金属管3比热容；m为n3根导热金属管3平均质量。

因此根据记忆合金弹簧5收缩形变量平均值δ可以计算得到其感受热剂量为Q。

第三步，实验结束后对取出后的形状记忆合金弹簧5进行直接加热实现形状恢复，并于常温下拉伸至L₅，从而实现测温装置的重复利用。

Claims (9)

1.一种爆炸瞬变温度场中目标物体热剂量测量装置，其特征在于：爆炸瞬变温度场中物体热剂量测量装置由密封壳体(1)、受热面板(2)、n₃根导热金属管(3)、绝热构件(4)、n₃根形状记忆合金弹簧(5)组成；n₃根形状记忆合金弹簧(5)分别沿导热金属管(3)长度方向放置于n₃个导热金属管(3)中，形状记忆合金弹簧(5)与导热金属管(3)同轴，形状记忆合金弹簧(5)伸缩方向和导热金属管(3)长度方向一致；

密封壳体(1)用于装载形状记忆合金弹簧(5)、受热面板(2)、导热金属管(3)、绝热构件(4)，为长方体型，长度为L₁，宽度为W₁，高度为H₁，壁厚为t₁；密封壳体(1)底部用以固定导热金属管(3)，密封壳体(1)底部厚度为

密封壳体(1)采用的金属要求在爆炸冲击波作用下不变形，且避免其他方向热流对温度测定带来误差；

受热面板(2)用于接收传感器上表面传导的瞬态温度场热流，形状为矩形，覆盖在导热金属管(3)上表面，其长度L₂满足L₂＝L₁-2×t₁；宽度W₂满足W₂＝W₁-2×t₁；厚度H₂满足H₂≤H₁；受热面板(2)材料为金属，要求满足在爆炸冲击波作用下不变形，对内部导热金属管(3)和形状记忆合金弹簧(5)不产生挤压变形，且导热性能满足形状记忆合金弹簧(5)感受受热面板(2)的传导热量；

导热金属管(3)用于装载和固定记忆合金弹簧，为薄壁空心方形金属管，其长度L₃满足L₃＝L₂；导热金属管(3)外壁宽度W₃和高度H₃满足W₃＝H₃<H₁-H₂；导热金属管(3)数量n₃满足n₃×W₃≤0.8×W₂；导热金属管(3)采用的材料要求保证导热金属管(3)在冲击波作用下不发生塑性变形，且能够对爆炸温度场热流产生衰减，导热金属管(3)内壁光滑；

绝热构件(4)用于隔绝相邻导热金属管(3)之间温度场相互影响，避免带来测量误差，绝热构件(4)分布于相邻导热金属管(3)间隔部位和导热金属管(3)底部与密封壳体(1)底部之间；分布于相邻导热金属管(3)间隔部位的矩形块称为第一绝热构件(41)，分布于导热金属管(3)底部与密封壳体(1)底部之间的方形板称为第二绝热构件(42)；第一绝热构件(41)的长度L₄满足L₄＝L₃，宽度W₄和高度H₄满足W₄＝H₄＝0.8×W₃＝0.8×H₃，第一绝热构件(41)数量n₄满足n₄＝n₃+1；第二绝热构件(42)长度

满足

宽度

满足

高度

满足

第一绝热构件(41)和第二绝热构件(42)均采用绝热材料，要求保证单根导热金属管(3)不受到相邻金属管以及外壳带来的温度测量误差；

形状记忆合金弹簧(5)采用单程记忆合金制备，用于转换温度场参数为弹簧形变，形状记忆合金弹簧(5)的材料要求马氏体相变温度T_M满足80℃≤T_M≤120℃，在热效应作用下形状记忆合金弹簧(5)产生收缩变形。

2.如权利要求1所述的炸瞬变温度场中目标物体热剂量测量装置，其特征在于：密封壳体(1)长度L₁满足120mm≤L₁≤150mm；宽度W₁满足100mm≤W₁≤150mm；高度H₁满足50m≤H₁≤80m；壁厚t₁满足2mm≤t₁≤5mm；密封壳体(1)底部厚度

满足

3.如权利要求1所述的炸瞬变温度场中目标物体热剂量测量装置，其特征在于：受热面板(2)的厚度H₂满足30mm≤H₂≤50mm。

4.如权利要求3所述的炸瞬变温度场中目标物体热剂量测量装置，其特征在于：若受热面板(2)的材料强度大于200MPa，受热面板(2)的厚度H₂满足20mm≤H₂≤30mm；若受热面板(2)的材料强度小于100MPa，H₂满足50mm≤H₂≤60mm。

5.如权利要求1所述的炸瞬变温度场中目标物体热剂量测量装置，其特征在于：导热金属管(3)外壁宽度W₃和高度H₃满足W₃＝H₃≤30mm；管壁厚度t₃满足3mm≤t₃≤5mm。

6.如权利要求1所述的炸瞬变温度场中目标物体热剂量测量装置，其特征在于：形状记忆合金弹簧(5)直径D₅满足D₅＝W₃-2×t₃-0.01mm；丝径d₅满足1.0mm<d₅<2.0mm；长度L₅满足L₅＝0.9×L₃。

7.如权利要求1所述的炸瞬变温度场中目标物体热剂量测量装置，其特征在于：制备密封壳体(1)的材料满足：屈服强度σ₁>100MPa，密度ρ₁>1g/cm³，导热系数λ₁≤20W/m·K；受热面板(2)的材料满足：屈服强度σ₂>100MPa，密度ρ₂>1g/cm³，导热系数

导热金属管(3)采用的材料满足：屈服强度σ₃>200MPa，密度ρ₃>2g/cm³，导热系数λ₃≥300W/m·K，导热金属管(3)内壁摩擦系数μ<0.05；第一绝热构件(41)和第二绝热构件(42)采用的绝热材料要求满足：屈服强度σ₄>200MPa，密度ρ₄>2g/cm³，导热系数λ₄<10W/m·K；形状记忆合金弹簧(5)采用镍钛合金制作。

8.一种采用如权利要求1所述爆炸瞬变温度场中目标物体热剂量测量装置进行爆炸瞬态温度场热剂量测量的方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，测量准备：

1.1检查测量装置构件之间连接接触情况，确保受热面板(2)、导热金属管(3)、绝热构件(4)紧密接触，确保形状记忆合金弹簧(5)与导热金属管(3)内壁紧密接触，确保受热面板(2)、绝热构件(4)、密封壳体(1)彼此紧密接触；形状记忆合金弹簧(5)和导热金属管(3)内壁是否紧密接触通过控制形状记忆合金弹簧(5)直径D₅与导热金属管(3)内壁尺寸匹配；受热面板(2)、绝热构件(4)、导热金属管(3)、密封壳体(1)是否紧密接触通过直接观察判断；

1.2将测量装置布置在待测爆炸瞬态温度场中任意位置，并测量炸药6中心与装置受热面板(2)的垂直距离L，受热面板(2)用于接收爆炸瞬态温度场热流；

1.3测定形状记忆合金弹簧(5)的原始温度T₀；

1.4测量n3根导热金属管(3)的平均质量m

第二步，采用测量装置对瞬态温度场热剂量进行测量，方法是：

2.1炸药(6)在爆炸点发生爆炸，形成热效应并向外传播，热流到达受热面板(2)表面时，温度场热流通过受热面板(2)和导热金属管(3)进行定量热效应衰减，衰减后的热效应作用于形状记忆合金弹簧(5)，形状记忆合金弹簧(5)发生规律性受热收缩变形；

2.2爆炸冲击后取出所有形状记忆合金弹簧(5)，取出时应保证形状记忆合金弹簧(5)不受外力影响产生二次变形，记录并得到n₃根形状记忆合金弹簧(5)收缩变形量分别为x₁，…，x_i，…，x_n3，1≤i≤n₃，计算得到收缩变形量平均值为

2.3根据δ和温度T^*之间的关系式即公式(1)以及导热金属管(3)热剂量Q和温度T^*关系式即公式(2，得到记忆合金感受热剂量与变形量之间的定量关系；

0＝A₁δ+B₁(T^*-T₀)+A₂δ²+B₂(T^*-T₀)δ+A₃δ³+B₃(T^*-T₀)δ² (1)

Q＝cm(T^*-T₀) (2)

式中，δ为n₃根形状记忆合金弹簧(5)收缩变形量平均值；T^*为形状记忆合金弹簧(5)接收到的变形温度；T₀为形状记忆合金弹簧(5)原始温度；参数A₁、A₂、A₃、B₁、B₂、B₃通过记忆合金弹簧材料说明书获得；c为导热金属管(3)比热容；

根据记忆合金弹簧3收缩形变量平均值δ计算得到其感受热剂量为Q；

第三步，实验结束后对取出后的形状记忆合金弹簧(5)进行直接加热实现形状恢复，并于常温下拉伸至L₅，实现测温装置的重复利用。

9.如权利要求8所述的一种采用爆炸瞬变温度场中目标物体热剂量测量装置进行爆炸瞬态温度场热剂量测量的方法，其特征在于1.1步形状记忆合金弹簧(5)和导热金属管(3)内壁紧密接触，要求控制形状记忆合金弹簧(5)直径D₅与导热金属管(3)内壁尺寸满足W₃-2×t₃-D₅≤0.1mm。

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