CN207456932U - 一种多通道多因素炸药反应仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多通道多因素炸药反应仪，主要由反应池、应力加载单元、应力控制单元、应力测量单元和远程监测单元组成，应力控制单元控制与应力控制单元相连的应力加载单元，应力加载单元为反应池提供各种应力加载，反应池内设置有应力测量单元，应力测量单元测量的应力数据值传输给应力控制单元，远程监测单元与应力控制单元相连。本发明具有多个通道，一台反应仪可配置多个反应腔体，可以一次对多个相同或不同的待测试样进行相同条件的应力加载试验；能够加载复合应力的实验条件，包括温度、湿度、机械压应力、气体组分和压力等应力，更加真实地模拟了炸药老化的环境。

Description

一种多通道多因素炸药反应仪

技术领域

本实用新型涉及一种炸药反应仪，具体涉及一种多通道多因素炸药反应仪，属于测量控制装置技术领域。

背景技术

化学反应性试验(即气相色谱法)是鉴定炸药反应后所产生气体成分的一种方法，也是研究炸药的安定性、相容性以及老化特性的重要方法。炸药反应仪是进行化学反应性试验使用的应力加载实验设备，其作用是提供炸药化学反应所需的实验条件。

传统的炸药反应仪只能够为实验样品提供温度应力加载，而且温度加载方式也只是单一的恒温加热方式。众所周知，炸药老化的环境因素是复杂而多样的。若炸药反应仪能够加载更多、可变的应力，更加真实地模拟炸药老化的环境条件，那么化学反应性试验的试验结果就越接近真实情况，这对研究炸药的老化特性和与接触材料的相容性越有实际意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种能够为试样提供多种复合应力加载，且同时能够对多个试样进行实验的多通道多因素炸药反应仪。

本实用新型具体是这样实现的：

一种多通道多因素炸药反应仪，主要由反应池、应力加载单元、应力控制单元、应力测量单元和远程监测单元组成，应力控制单元控制与应力控制单元相连的应力加载单元，应力加载单元为反应池提供各种应力加载，反应池内设置有应力测量单元，应力测量单元测量的应力数据值传输给应力控制单元，远程监测单元与应力控制单元相连。

更进一步的方案是：

所述应力加载单元包括温度加载单元、湿度加载单元、机械应力加载单元、气体组分和气压加载单元。

更进一步的方案是：

所述应力测量单元包括温湿度传感器、机械应力传感器、气体压力传感器。

更进一步的方案是：

所述温度加载单元通过空气浴进行温度加载的，包括一个空气浴体和外部的空气浴外壳，在空气浴体与空气浴外壳之间设置有保温棉，在空气浴体四周设置有冷却盘管，冷却盘管进出水口与工业冷水机连接，在空气浴体底部设置有加热板，空气浴体上部设置有多个空气浴腔。

更进一步的方案是：

所述湿度加载单元由相连的湿度控制仪、湿度控制电磁阀组成，湿度控制仪通过湿度控制电磁阀与反应腔体相连。

更进一步的方案是：

所述气体组分和气压加载单元由特定气体组分的压力气瓶、气压控制电磁阀组成，特定气体组分的压力气瓶通过气压控制电磁阀与反应腔体相连。

更进一步的方案是：

反应池是由至少一个空气浴腔和位于空气浴腔内部的反应腔体组成，反应腔体上均安装有温湿度传感器、机械应力传感器、气体压力传感器。

更进一步的方案是：

所述机械应力加载单元由上滑体和下旋体组成；实验样品放置于下旋体的上端面，下旋体旋转拧紧，实验样品就会顶着上滑体压紧机械应力传感器；调节下旋体的拧紧程度可实现对实验样品的机械应力加载。

更进一步的方案是：

所述应力控制单元包括一个单片机，以及与单片机相连的液晶显示器，在单片机上，通过模拟数字转换器接收并转换应力检测单元传输的监测数据，单片机还与继电器驱动电路相连，继电器驱动电路还通过气压控制电磁阀、湿度控制电磁阀、冷水控制电磁阀分别与压力气瓶、湿度控制仪、工业冷水机相连；单片机还与数字模拟转换器相连，通过数字模拟转换器与可控硅、加热板顺序连接。

更进一步的方案是：

所述单片机还与远程工业控制计算机相连。

本实用新型具有如下优点：

1、具有多个通道，一台反应仪可配置多个反应腔体，可以一次对多个相同或不同的待测试样进行相同条件的应力加载试验；

2、能够加载复合应力的实验条件，包括温度、湿度、机械压应力、气体组分和压力等应力，更加真实地模拟了炸药老化的环境；

3、改变传统反应仪单一恒温加热的控温模式，不仅实现了程序加热控制、程序冷却控制，而且提高了温度控制的精度；

4、反应仪的机械结构部分采用模块化的设计理念，便于反应腔体加工和通道扩展；

5、应力控制单元采用基于单片机的嵌入式控制系统，有效解决了传感器输出信号较弱，不适合远距离传输的问题，而且缩短了各应力控制周期，提高了应力控制精度；

6、控制系统具有近远端两地人机交互界面，便于操作人员操作，使用工控计算机作为远端上位机，既有效解决了炸药操作的安全性问题，又便于操作人员对实验数据进行后续分析处理。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型温度加载单元结构示意图；

图3为本实用新型反应腔体结构示意图；

图4为本实用新型应力控制单元结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

如附图1所示，一种多通道多因素炸药反应仪，主要由反应池1、应力加载单元2、应力控制单元3、应力测量单元4和远程监测单元5组成，应力控制单元3控制与应力控制单元3相连的应力加载单元2，应力加载单元2为反应池1提供各种应力加载，反应池1内设置有应力测量单元4，应力测量单元4测量的应力数据值传输给应力控制单元3，远程监测单元5与应力控制单元3相连。

其中，应力加载单元2包括温度加载单元21、湿度加载单元22、机械应力加载单元23、气体组分和气压加载单元24，应力测量单元4包括温湿度传感器41、机械应力传感器42、气体压力传感器43。

所述温度加载单元21通过空气浴进行温度加载的，包括一个空气浴体211和外部的空气浴外壳212，在空气浴体211与空气浴外壳212之间设置有保温棉217，在空气浴体211四周设置有冷却盘管215，冷却盘管215进出水口与工业冷水机216连接，在空气浴体底部设置有加热板214，空气浴体上部设置有多个空气浴腔213。

所述湿度加载单元22由相连的湿度控制仪16、湿度控制电磁阀15组成，湿度控制仪16通过湿度控制电磁阀15与反应腔体11相连。

所述气体组分和气压加载单元24由特定气体组分的压力气瓶18、气压控制电磁阀17组成，特定气体组分的压力气瓶18通过气压控制电磁阀17与反应腔体11相连。

反应池1是由至少一个空气浴腔213和位于空气浴腔213内部的反应腔体11组成，反应腔体11上均安装有温湿度传感器41、机械应力传感器42、气体压力传感器43。

所述机械应力加载单元23由上滑体13和下旋体12组成；实验样品14放置于下旋体12的上端面，下旋体12旋转拧紧，实验样品14就会顶着上滑体13压紧机械应力传感器42；调节下旋体的拧紧程度可实现对实验样品的机械应力加载。

所述应力控制单元包括一个单片机31，以及与单片机相连的液晶显示器32，在单片机上，通过模拟数字转换器33接收并转换应力检测单元4传输的监测数据，单片机还与继电器驱动电路34相连，继电器驱动电路34还通过气压控制电磁阀17、湿度控制电磁阀15、冷水控制电磁阀19分别与压力气瓶18、湿度控制仪16、工业冷水机216相连；单片机还与数字模拟转换器35相连，通过数字模拟转换器35与可控硅218、加热板214顺序连接。

单片机还与远程工业控制计算机51相连。

本实用新型实施例中，反应池是待测试样发生化学反应的承载容器；应力加载单元包括温度、湿度、机械压应力、气体组分和压力加载等；应力控制单元可按照设定要求控制各项应力的加载；应力测量单元包括温湿度传感器、机械应力传感器和气体压力传感器，实时监测各项应力的数值；远程监测单元可在远程实时记录各项应力的数值，以便分析试验结果。

反应仪选用空气浴进行温度加载，温度加载单元的结构如图2所示。在一个空气浴体上开有多个空气浴腔，实现了反应仪具有多通道的要求，加热部件和冷却部件统一直接加载于空气浴体上，这样可同时对多个反应池进行温度加载，且尽可能保证了各个反应池温度的一致性。加热部件选用加热板，加热板置于空气浴体底部，这样热量会经过较厚的空气浴体底部进行传导，更加均匀化地加热各个空气浴腔，减小各个空气浴腔温度之间的差异。冷却部件选用工业冷水机，使用冷却盘管将冷却水引入空气浴体，增加冷却部件不仅可以扩展温度加载的范围，还可以为温度控制提供便利。空气浴外壳与空气浴体之间设有保温棉，来增强空气浴体的保温效果，减小外界环境对空气浴腔温度的影响。

反应腔体的结构如图3所示。反应腔体上安装有温湿度传感器、气压传感器和应力传感器，可测量反应腔体的温湿度、气压和药片试样所承受的机械压应力。湿度加载单元由增湿器、电磁阀和相关管路组成；调节电磁阀可实现对实验样品的湿度加载。气压加载单元由特定气体组分的压力气瓶、电磁阀和相关管路组成；调节电磁阀可实现对实验样品的特定气体气压加载。应力加载单元由上滑体和下旋体组成；实验样品放置于下旋体的上端面，下旋体旋转拧紧，实验样品就会顶着上滑体压紧应力传感器；调节下旋体的拧紧程度可实现对实验样品的机械应力加载。必须保证反应腔体的密封性能，为此采取的主要密封措施有：活动部件采用黄铜垫片进行密封，包括反应腔体的上端盖、应力传感器和温湿度传感器的安装处；不活动的管路采用焊接方式。

应力控制单元采用基于STM32单片机的嵌入式控制系统，其框架结构如图4所示。传感器输出的模拟信号经数字模拟转换器转换为数字信号，数字信号再被单片机读取，单片机根据各个传感器的数值和设计的智能比例-积分-微分控制法算法控制各应力进行加载。采用这样的应力控制系统可有效解决传感器输出信号较弱，不适合远距离传输的问题。气体气压和湿度的调节执行器都为电磁阀；温度的调节执行器包括电磁阀和可控硅，单片机输出的温度加热信号经数字模拟转换器转换为(0～5v)模拟电压，模拟电压输入可控硅控制加热板加热，单片机输出的温度冷却信号直接输入电磁阀驱动电路控制电磁阀闭合，控制冷却水流动；机械应力的调节需要操作人员预先对实验样品进行加载。液晶显示屏是近端人机交互器，既可以显示各个传感器的数值，又允许操作人员对控制系统进行操作，如设置各个应力的设定值、设置实验时间、控制系统启动与停止等等。两地控制是炸药安全操作的基本要求，使用工控计算机作为远端上位机，上位机与下位机通过RS485总线进行通信，在工控机上使用labVIEW软件开发了远端人机界面，其功能与近端人机界面类似，而且增加了数据存储、报表生成等功能，以方便操作人员对实验数据进行后续分析处理。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本实用新型的范围内。

尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.一种多通道多因素炸药反应仪，其特征在于主要由反应池、应力加载单元、应力控制单元、应力测量单元和远程监测单元组成，应力控制单元控制与应力控制单元相连的应力加载单元，应力加载单元为反应池提供各种应力加载，反应池内设置有应力测量单元，应力测量单元测量的应力数据值传输给应力控制单元，远程监测单元与应力控制单元相连。

2.根据权利要求1所述多通道多因素炸药反应仪，其特征在于：

所述应力加载单元包括温度加载单元、湿度加载单元、机械应力加载单元、气体组分和气压加载单元。

3.根据权利要求1所述多通道多因素炸药反应仪，其特征在于：

所述应力测量单元包括温湿度传感器、机械应力传感器、气体压力传感器。

4.根据权利要求2所述多通道多因素炸药反应仪，其特征在于：

所述温度加载单元通过空气浴进行温度加载的，包括一个空气浴体和外部的空气浴外壳，在空气浴体与空气浴外壳之间设置有保温棉，在空气浴体四周设置有冷却盘管，冷却盘管进出水口与工业冷水机连接，在空气浴体底部设置有加热板，空气浴体上部设置有多个空气浴腔。

5.根据权利要求2所述多通道多因素炸药反应仪，其特征在于：

所述湿度加载单元由相连的湿度控制仪、湿度控制电磁阀组成，湿度控制仪通过湿度控制电磁阀与反应腔体相连。

6.根据权利要求2所述多通道多因素炸药反应仪，其特征在于：

所述气体组分和气压加载单元由特定气体组分的压力气瓶、气压控制电磁阀组成，特定气体组分的压力气瓶通过气压控制电磁阀与反应腔体相连。

7.根据权利要求4所述多通道多因素炸药反应仪，其特征在于：

反应池是由至少一个空气浴腔和位于空气浴腔内部的反应腔体组成，反应腔体上均安装有温湿度传感器、机械应力传感器、气体压力传感器。

8.根据权利要求2所述多通道多因素炸药反应仪，其特征在于：

所述机械应力加载单元由上滑体和下旋体组成；实验样品放置于下旋体的上端面，下旋体旋转拧紧，实验样品就会顶着上滑体压紧机械应力传感器；调节下旋体的拧紧程度可实现对实验样品的机械应力加载。

9.根据权利要求1所述多通道多因素炸药反应仪，其特征在于：

所述应力控制单元包括一个单片机，以及与单片机相连的液晶显示器，在单片机上，通过模拟数字转换器接收并转换应力检测单元传输的监测数据，单片机还与继电器驱动电路相连，继电器驱动电路还通过气压控制电磁阀、湿度控制电磁阀、冷水控制电磁阀分别与压力气瓶、湿度控制仪、工业冷水机相连；单片机还与数字模拟转换器相连，通过数字模拟转换器与可控硅、加热板顺序连接。

10.根据权利要求9所述多通道多因素炸药反应仪，其特征在于：

所述单片机还与远程工业控制计算机相连。