CN201575885U - 微小型火工品爆轰压力动态测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种微小型火工品爆轰压力的动态测试系统。它主要由小型同步电控起爆器、PVDF压电传感器、高速动态电压记录仪和计算机组成。本实用新型利用PVDF压电传感器探测微爆轰产生的冲击波压力，相比以往的锰铜应力计的探测灵敏度高，测压范围大，特别适于直径小于2mm微小型火工品的爆压测试，且工作时无需提供恒流源，结构简单，成本低。本系统采用高速动态电压记录仪采集火工品爆轰的整个冲击波作用过程，并用计算机进行数据处理及存储，可方便观察到压力——时间的动态曲线，为火工品爆轰压力的精确研究提供了一个良好的设备。

Description

微小型火工品爆轰压力动态测试系统

技术领域

本实用新型涉及一种火工品爆轰压力测试系统，特别是一种装药直径小于2mm的微小型火工品爆轰压力的动态测试系统。

背景技术

在火工品爆轰压力的动态测试(简称爆压测试)中，通常采用锰铜压阻法进行测试。现有的锰铜应力计灵敏度低，适合于测试输出压力在2～19GPa范围内的雷管爆压，也就是说，适于装药直径大于2mm的雷管爆压测试。而对于直径小于2mm的雷管来说，由于它的装药直径较小(0.5-2mm)，爆轰成长距离短，爆轰稳定性差，其输出爆轰压力范围在数十兆帕至十几吉帕之间变化，因此，锰铜应力计的测试范围和精确度难以满足其测试要求。再者，锰铜应力计需要恒流源供电，还要求电源具有较好的同步性，这就使得它的使用成本较高。目前，PVDF(聚偏二氟乙烯薄膜)压电传感器在许多领域里都到很好的应用，它在0～20GPa范围内都具有很好的压力响应，很适于小型火工品的爆压测试，但目前还未见有用PVDF压电传感器构成的微小型火工品爆轰压力动态测试系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对已有技术的现状，提供一种用PVDF压电传感器构成的微小型火工品爆轰压力动态测试系统，从而实现直径小于2mm的小型火工品的爆压测试。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

它由小型同步电控起爆器、PVDF压电传感器、高速动态电压记录仪和计算机组成，所述的PVDF压电传感器设置在被测样品夹具与测试基座之间，并胶粘固定，所述的小型同步电控起爆器的点火输出端子与被测样品相接，所述的PVDF压电传感器的两个电荷输出电极与一个放电电阻接成一个放电回路，所述放电电阻的两端还作为测试端通过一个低噪声电缆与高速动态电压记录仪的模拟输入接口相接，所述小型同步电控起爆器的同步信号输出端与高速动态电压记录仪的开机触发端相接，所述高整动态电压记录仪的数字通讯端与计算机7直接相接或通过计算机网络接口与网络计算机相接。

本实用新型进一步改进的技术方案如下：

所述PVDF压电传感器的PVDF膜厚为35μm-100μm，所述放电电阻的阻值为50Ω-50KΩ。

所述的小型同步电控起爆器包括一个单片机和点火电路，在该单片机的输入端口接有一个起爆按键，在该单片机的输出端口接有一个充电继电器驱动电路、一个点火同步信号输出接口，所述充电继电器驱动电路中充电继电器的开关触点作为充电电源开关串接在点火电路的电源端上，所述点火电路的触发端与单片机的输出端口相接。

在单片机的数字通讯端口接有计算机网络接口电路。

本实用新型与现有技术相比的特点如下：

1、利用PVDF压电薄膜探测微爆轰产生的冲击波压力，相比以往的锰铜应力计的探测灵敏度高，且工作时无需提供恒流源，结构简单，成本低。

2、测压范围相比锰铜压力计大，扩展至0-20GPa，使直径小于2mm的小型火工品的爆压测试得以实现。

3、系统采用高速动态电压记录仪采集火工品爆轰的整个冲击波作用过程，并用计算机进行数据处理及存储，可方便观察到压力——时间的动态曲线，为火工品爆轰压力的精确研究提供了一个良好的设备。

附图说明

图1、本实用新型的系统测试原理方框图。

图2、PVDF传感器的结构示意图。

图3、小型同步电控起爆器的电路原理图。

具体实施方式

参见图1，本系统主要由小型同步电控起爆器1、PVDF压电传感器3、高速动态电压记录仪6和计算机7组成，所述的传感器3放置在被测样品夹具2与测试基座4之间，并胶粘固定。所述小型同步电控起爆器1的点火输出端与被测样品相接。参见图2，所述的PVDF压电传感器是由极化后的聚偏二氟乙烯薄膜3-1和溅射在该薄膜上的两个铝膜引出端子3-2及接在该铝膜引出端子上的铜电极3-3构成，在该薄膜的两个铝膜引出电极之间形成压电敏感区3-4，所述的被测样品夹具2粘接在该压电敏感区3-4内，在该传感器的两个铜电极3-3之间接有一个放电电阻5，该放电电阻的两端还作为电压测试端引出，并通过一个低噪声电缆8与高速电压记录仪6的模拟输入端口相接，高速电压记录仪6的数字通讯端口与计算机7直接相接或通过计算机网络接口与网络计算机相接。

测试时，将微小型火工品放入被测样品夹具2中进行固定，然后按下小型同步电控起爆器1上起爆按键，则火工品起爆，同时，小型同步电控起爆器1输出一个同步信号送给高速动态电压记录仪6，则高速动态电压记录仪6同时被触发开始记录电压，火工品起爆后，由PVDF压电传感器3接收火工品爆轰输出的冲击波压力，它根据该冲击波压力的大小产生相应数量的电荷，该电荷量在铝膜引出端子3-2、铜电极3-3和放电电阻5形成的回路中流动，则放电电阻5上产生测试电压，该电压通过低噪声电缆8传输到高速动态电压记录仪6上进行记录。爆轰结束后，高速动态电压记录仪6将所记录的电压数据传送至计算机7，由计算机7对电压数据进行存储和处理，并在计算机上显示压力——时间曲线。

参见图3，本系统的小型同步电控起爆器包括一个单片机1-1和点火电路1-2，在该单片机的P2.2端接有一个起爆按键K1，在该单片机的P1.7端接有一个充电继电器驱动电路1-3，在单片机的P1.5端一个点火同步信号输出接口1-4，所述充电继电器JD1的开关触点作为充电电源开关串接点火电路1-2的电源端charge-power上，所述点火电路1-2的点火触发端(开关管Q1的栅极)与单片机1-1的P1.3端相接。该小型同步电控起爆器还设有一个RS485网络接口电路1-5，该网络接口电路1-5接在单片机1-1的P0端口，通过该网络接口可以实现与网络计算机之间的数字通讯。

该小型同步电控起爆器的工作过程是：起爆时，由手动按键K1或网络计算机发送一个起爆信号给单片机1-1，单片机接收该起爆指令后，从其P1.7端输出一个低电平起爆控制信号送至充电继电器驱动电路1-3，使继电器JD1的常开触点闭合，则点火电路1-2得电，电源Charge-power通过电阻R1向电容C1充电，经过R1、C1的充电延时后，单片机通过P1.3端给出起爆触发信号加至电流开关管Q1的栅极，使Q1导通，这时，电容C1通过微小型火工品和电流开关管Q1对地瞬态大电流放电，至使微小型火工品起爆。为了在起爆同时使电压记录仪开始记录，在单片机接收到起爆指令的同时，还从其P1.5端输出一个同步脉冲信号，该同步脉冲信号通过J1接口送至电压记录仪6，则电压记录仪被触发而开始记录。

Claims (4)

1.一种微小型火工品爆轰压力动态测试系统，其特征是：它由小型同步电控起爆器(1)、PVDF压电传感器(3)、高速动态电压记录仪(6)和计算机(7)组成，所述的PVDF压电传感器(3)设置在被测样品夹具(2)与测试基座(4)之间，并胶粘固定，所述的小型同步电控起爆器的点火输出端子与被测火工品相接，所述的PVDF压电传感器的两个电荷输出电极(3-3)与一个放电电阻(5)接成一个放电回路，所述放电电阻(5)的两端还作为测试端通过一个低噪声电缆(8)与高速动态电压记录仪(6)的模拟输入接口相接，所述小型同步电控起爆器1的同步信号输出端与高速动态电压记录仪的开机触发端相接，所述高速动态电压记录仪的数字通讯端与计算机7直接相接或通过计算机网络接口与网络计算机相接。

2.根据权利要求1所述的微小型火工品爆轰压力动态测试系统，其特征是：所述PVDF压电传感器(3)的PVDF膜厚为35μm-100μm，所述放电电阻(5)的阻值为50Ω-50KΩ。

3.根据权利要求1或2所述的微小型火工品爆轰压力动态测试系统，其特征是：所述的小型同步电控起爆器(1)包括一个单片机(1-1)和点火电路(1-2)，在该单片机的输入端口接有一个起爆按键(K1)，在该单片机的输出端口接有一个充电继电器驱动电路(1-3)、一个点火同步信号输出接口(1-4)，所述充电继电器驱动电路(1-3)中充电继电器(JD1)的开关触点作为充电电源开关串接在点火电路(2)的电源端上，所述点火电路(2)的触发端与单片机的输出端口相接。

4.根据权利要求3所述的微小型火工品爆轰压力动态测试系统，其特征是：在单片机的数字通讯端口接有计算机网络接口电路(1-5)。

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