常规发烟剂性能测试方法及结果分析

12.3.1.1　实验室遮蔽效应试验

在实验室里通常是在密闭的烟雾箱中测试发烟剂的遮蔽效应。世界各国制作的烟雾箱形状和大小不一，苏联制造的烟雾箱为2.4 m×1.8 m×1.8 m的长方体；美国制作的烟雾箱为直径2.44 m、长8.5 m的圆筒形，其容积为39.7 m3；我国制作的一种烟雾箱箱体长3.01 m、高2.01 m、宽1.59 m，容积9.1 m3，箱体内层上方呈圆弧形，下方直角改成钝角，箱体上开有大小测试窗口与观察窗口共21个，配备有恒温恒湿机、加湿器及测试控制仪表等。

常规发烟剂对可见光的遮蔽能力测试，传统的方法是在烟雾箱内安装能调节距离的25 W标准的白炽灯泡，称取定量发烟剂，使其成烟后搅拌均匀，然后移动白炽灯泡，记录肉眼完全观察不到灯丝的距离，按照下式计算发烟剂的总遮蔽力TOP。

这种测试方法因试验者视力和视觉敏感程度不一，试验结果差异很大。

为此，现改用50 W白炽灯作光源，用光电探测器如光电池、光电倍增管等代替肉眼观察，并配以照度计测定光电流，采用微机进行数据处理。

任意浓度下烟雾的遮蔽效应方程如下：

式中，0E——烟雾遮蔽效应；

Cm——烟雾的任一质量浓度，kg/m3；

l——光程，m；

I——光源在烟雾中经l光程段衰减后的光电流，A；

I0——无烟雾时光源经l光程段测得的光电流，A；

D——视觉对比度极限，一般情况下D=0.012 5。

改变发烟剂装药量，使之在烟雾箱中形成的烟雾对光的透过率恰好为人眼阈值0.012 5，即I/I0=-D=-0.012 5，则上式得

将式（12.9）代入式（12.8），即得到式（12.7）的计算总遮蔽力公式。

由此可见，在烟雾箱中测定烟雾的遮蔽能力，实际上是在光程一定的条件下改变烟雾质量浓度或者在质量浓度一定下改变光程l，使光的透过率恰巧达到“看不见”的程度。

实验室中烟雾遮蔽能力测试系统框图如图12.4所示。

图12.4　烟雾测试系统框图

测试程序如下：(www.xing528.com)

①按试验大纲要求安置好所用设备仪器、仪表、接通线路、管道，并调试之，使其处于工作状态；

②启动恒温恒湿机，调整烟雾箱内的温湿度为试验所需条件；

③调节稳流电源，使光源获得额定电流值；

④将照度计受光器置于导光管中；

⑤调节光程管，标定光程l，由照度计测量未点燃发烟剂前不同l时的照度值I0，同时由打印机打印出I0值；

⑥点燃发烟剂，待样品燃毕，由风扇搅拌均匀；

⑦按各标定的l位置移动光程管，分别由照度计测出光源透过烟雾的照度值I，同时由打印机打印出I值，并由x-y记录仪绘制函数曲线；

⑧将测试数据输入计算机进行数据处理，即获得遮蔽能力数值。

12.3.1.2　野外性能试验

野外现场对烟幕性能测试应包括烟幕遮蔽面积、瞬时成烟时间和烟幕的持续时间。野外测试与场地温度、湿度、风速、风向、天气条件、观察位置及太阳光等环境因素非常有关。

（1）烟幕遮蔽面积。通常采用人形靶和树立标杆方式借助高速摄影机和摄像机测定烟幕的长、宽、高。例如，对50 m长、20 m宽和110 m高的烟幕的测试方法如下：

①在目标区设置军绿色人形靶5个，间距10 m，沿风向顺延放置，高速摄影机、摄像机架设于第三人形靶垂线50 m处；

②在第一、三、五人形靶处立标杆三根，观测烟幕高度，在人形靶的延长线的75 m、100 m和125 m处，立标杆三根观测烟幕的最大长度；

③在第五人形靶的垂线的10 m、15 m、20 m和25 m处立标杆四根，观测烟幕厚度，人员及测试仪器置于上风位置；

④综合摄影、录像和人眼观察烟云遮蔽人形靶和标杆结果，获得烟幕屏障的长、宽、高。

美国人野外测试烟幕遮蔽效应是用轻便手提式光度计及两个对比用靶板。该靶板能旋转。光度计带有回转镜及远距离测试用的望远镜。测试示意如图12.5所示。

测试前需校正仪器各参数，彩色烟幕还要找出色盲区，记录好风速、风向、气温、温度及标高等参数。测试中，光从两处进入光度计，即靶板反射光经烟云透射进入和烟云产生的反射光直接射入。光度计在测试中输出与烟云反射率R成正比的直流电压信号和与烟云透射率Tλ成正比的交流电压信号。用R/Tλ计算遮蔽度。Tλ取决于烟云特性，即烟云微粒特性及其对光的散射、吸收性能。R既与烟云反射特性有关，又与现场环境背景亮度相关。

（2）烟幕形成时间。通常烟幕形成时间是指烟幕将所有目标遮蔽住而使观测员观测不到目标所需的时间。这必须在野外测定。具体方法是按照烟幕遮蔽面积测定的现场布置，用时间记录器，高速摄影机或摄像机记录施放烟幕完全遮蔽所有目标的最短时间。然后将高速摄影结果在放映机上统计出从生烟开始到完全遮蔽目标的图像幅数，根据放映速度算出成烟时间。对于录像结果，可从放像屏幕上直接按时标读取烟幕形成时间。

（3）烟幕持续时间。通常烟幕持续时间是指从试验开始算起到目标可被一个或几个观察员观测到为止所经历的时间，这也必须在野外测试。具体方法与烟幕形成时间测定相同。

图12.5　野外烟雾遮蔽性测试示意