烟幕对可见光、红外、激光、微波的遮蔽和干扰作用的特性,通常用烟幕浓度、粒度分布、总遮蔽力、透过率、消光系数、色度、持续时间,以及烟幕形成的遮蔽长、宽、高等物理量来表征。
(1)烟幕浓度。烟幕的浓度有两种表示方法。
①质量浓度(Cm)——单位体积内烟幕微粒的质量。以每立方米的微粒克数(或毫克数)表示(g/m3或mg/m3)。质量浓度用滤膜计重法或β射线测尘仪测定。滤膜计重法是将已知体积的烟幕通过滤膜过滤器,使微粒滞留在滤膜上,然后用天平称量,求出滤膜的增重,再按下式计算:
式中,Cm——烟幕质量浓度,mg/m3;
ΔG——滤膜的质量增量,mg;
q——采样流量,m3/s;
t——采样时间,s。
②微粒浓度(Cn)——单位体积内烟幕微粒的数目。以每立方米的微粒个数表示(个/m3)。微粒浓度可以用电子显微镜测量滤膜收集的微粒尺寸和个数,并进行分级统计,也可以用光散射式粒子计数器直接测量。几种烟幕的浓度数据见表9.2。
表9.2 几种烟雾的浓度
(2)粒度分布。烟幕中微粒的粒度分布直接影响着烟幕的性能。粒度分布测定有显微镜法、筛分法和液相沉降法等。用显微镜法测定时,所用分布基准为质量基准分布,即测定每种粒度的微粒质量占总质量的质量分数。
(3)总遮蔽力。它被定义为烟幕的透射比It(λ)/I0(λ)=0.012 5时单位质量发烟剂所形成的遮蔽面积。以每千克多少平方米表示,即m2/kg。总遮蔽力与发烟剂性质、燃烧反应性能、烟幕浓度、微粒大小和几何形状,以及环境条件等因素有关。质量优良的发烟剂的总遮蔽力不应小于500 m2/kg。总遮蔽力可按下式计算:
式中,TOP——总遮蔽力,m2/kg;
Cm——烟幕的质量浓度,kg/m3;
Lt——光源与探测器间的距离,m。
某些烟幕的总遮蔽力数据见表9.3。(www.xing528.com)
表9.3 某些烟雾的总遮蔽力
(4)透过率。光透过烟幕后的光强与透过前的光强的比值称为透过率,又称为透射率或透射系数。按下式计算:
式中,Tλ——透过率,%;
It——透过后光强,cd;
I0——透过前光强,cd。
未透过的光强与透过前的光强的比值称为衰减率(α),其值为:
(5)消光系数。它是表征烟幕对可见光、红外、激光、微波等电磁辐射衰减的能力大小。消光是烟幕吸收和散射的共同作用结果。烟幕消光系数按下式计算:
美国通用研究公司报道的黄磷、赤磷、FS、HC、雾油及蒽烟的平均质量消光系数见表9.4。
表9.4 几种烟雾的平均质量消光系数m2·g-1
(6)烟幕色度。表征烟幕的颜色特性。对于信号用的有色烟来说,色度将直接影响信号的识别准确性和识别距离。某色光的色度包括色纯度、主波长及亮度。色纯度表示色光饱和程度。主波长代表色光的色调。亮度保证烟幕有一定的明亮度。烟幕色度测量可用轻便色差计测定烟幕的反射光,由测得的反射光可得出光谱三刺激值,再在色度图上标出色度值。
(7)持续时间。烟幕的持续时间是由烟幕传播、烟幕沉降等动力学性质和烟幕微粒特性所决定的。烟幕受风力作用在大气中产生飘移、受重力作用向地面沉降、小于0.1μm的粒子做布朗运动,以及烟幕的凝并作用等都影响着烟幕的持续时间。
(8)烟幕长、宽、高。烟幕的长、宽、高表征烟幕制品在实际应用中形成的烟障大小。对于遮蔽可见光的烟幕长、宽、高的测量方法参见常规发烟剂的性能测试。
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