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作用时间测试技术优化

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:图8.45火工品作用时间测试原理由于火工品的种类很多,因此其作用时间的含义也各不相同。按时间长短分类,火工品作用时间的测试方法包括微秒、毫秒和秒量级火工品的测试;按获取信号手段分类,包括探针法、靶线法、声电法、光电法和高速摄影法等。从示波器上读出微型雷管作用时间,每个样品需测试10次左右。

作用时间测试技术优化

时间对火工品来说是一个重要参数,它是决定火工品特性和功能的重要指标之一。当火工品受到外界能量刺激后,产生爆燃并逐步达到爆轰,爆轰成长过程需要一定的时间,时间的长短取决于火工品内部各层装药的种类、药量、密度及外壳等条件的约束。通常将火工品从输入端接受规定的外部能量刺激到燃烧或爆炸所用的时间定义为作用时间。

火工品作用时间测试原理如图8.45所示[36]。起爆装置起爆火工品的同时,输出一个开始计时信号,使计时器开始计时;火工品输出由光靶探测,通过停止计时电路输出停止计时信号,使计时器停止计时,计时器显示的时间即火工品作用时间。

图8.45 火工品作用时间测试原理

由于火工品的种类很多,因此其作用时间的含义也各不相同。如延期药的延期时间为燃烧从药柱一端传播至另一端所需的时间;火帽的火焰延续时间为火帽被击发发火至火焰熄灭为止的延续时间;雷管作用时间为雷管接受外界能量刺激至底部装药爆炸所用的时间;导爆索传爆时间为爆轰波从索的一端传至另一端所用的时间。

测试火工品作用时间主要需要解决下列问题:

1)选择测量范围与待测时间相适应的测时仪器

常用的测时仪器有计时器、爆速仪和各种示波器等。根据火工品的作用时间和其他时间参数,确定所需测量范围的仪器。

2)采用适当的方式使仪器获得启动和停止计时信号

启动计时信号需要在给火工品施加外界能量的同时获得,火工品的初始激发能可以是热、电、光等多种形式,测试时必须采用适当有效的方法,将这些不同形式的能量转化为仪器可以接收的电脉冲启动信号。停止计时信号是利用火工品作用过程中产生的物理化学效应,通过从模拟量到电信号的转换而获得的。

3)确定试验所用装置和电路

试验装置主要指火工品固定装置、爆炸防护装置、提取信号装置和起爆装置等。试验电路主要是为弱信号和干扰大的信号而设计的,称为外线路。当用传感器采集计时信号时,需对弱信号进行放大,并经过整形,使信号成为单一脉冲。对外线路的要求主要有:① 不得影响被测对象在工作过程中的各项参数;② 驱动测时仪器开启和关闭的信号应与被测物的始、末信号同步;③ 整形后的计时脉冲信号应是单一信号,不应有杂散或随机信号的干扰使计时器误动作。

按时间长短分类,火工品作用时间的测试方法包括微秒、毫秒和秒量级火工品的测试;按获取信号手段分类,包括探针法、靶线法、声电法、光电法和高速摄影法等。探针法、光电法和高速摄影法适合测量微秒级火工品,也可测量毫秒级火工品。靶线法和声电法只适合测毫秒和秒量级火工品,本节将以光电法为例进行详细介绍。

8.4.1.1 光电法测试原理

利用物体在作用过程中产生的光亮作为计时信号,这里指的光是可见光和红外光,波长在2~0.3 μm 范围内,这是一般爆炸燃烧产物反应时的光波波段。采光器件种类很多,主要依据的是光电效应理论,也就是把光信号转换为相应的电信号。起爆方式为电容放电起爆,如图8.46所示。当开关K从a拨到b时,电容C对雷管放电,同时信号Ⅰ触发存储示波器开始采样。雷管爆炸产生的强光,使光电二极管VD1的阻值迅速下降,引起开关管VD2导通,信号Ⅱ送入示波器。信号Ⅰ和信号Ⅱ的时间间隔,就是所测雷管的作用时间。(www.xing528.com)

8.4.1.2 光电法测试系统

电雷管光电法测试系统装置如图8.46所示。

图8.46 电雷管光电法测试系统

8.4.1.3 光电法测试步骤

(1) 把光电二极管固定在爆炸箱内,前面用3 mm厚的透明玻璃或有机玻璃遮挡保护。

(2) 按图8.46把光电二极管接入电路并调好电路。VD1的时间响应小于10 - 7 s,VD2的时间响应小于20 ns。

(3) 选用直径为φ2.5 mm 微型雷管放入爆炸箱内,使其输出端朝向光电二极管,到二极管的距离在40 mm左右。接出雷管引线,关闭爆炸箱门。

(4) 起爆电路开关拨至充电位置,接通雷管。

(5) 采用HP 54501A 数字存储示波器,其响应频率为100 MHz(0.01 μs)。调整取样电压灵敏度200 m V/div,水平扫描速率10 μs/div,一通作为触发通道,只要R2上有电压输出,示波器就开始采样信号,当内存存满后,自动停止采样。

(6) 起爆。从示波器上读出微型雷管作用时间,每个样品需测试10次左右。

在使用此法时,注意保护玻璃应经常擦洗和更换,否则影响测试精度。

8.4.1.4 光电法测试结果处理

计算作用时间的算术平均值、均值和标准差。

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