光纖在光電測(cè)試的應(yīng)用

1、光纖在民爆行業(yè)(hngy)中的應(yīng)用報(bào)告(bogo)人： 王高 教授單 位： 中北大學(xué)共三十三頁研究(ynji)背景發(fā)展現(xiàn)狀光纖爆速儀應(yīng)用與測(cè)試分析展望內(nèi)容提要(ni rn t yo)共三十三頁研究(ynji)背景民用方面，火工品在工程應(yīng)用中主要作為引爆和做功元件，如開礦采石、修路筑壩等。在爆炸做功方面，火工品多用于爆炸加工、切割鋼板、合成(hchng)金剛等各種爆破作業(yè)中；另外，在汽車安全氣囊、火災(zāi)報(bào)警器、航空就生裝置中也拓展了火工品的用途。共三十三頁研究(ynji)背景軍用方面，火工品已廣泛地應(yīng)用于火箭、導(dǎo)彈、衛(wèi)星(wixng)、宇宙飛船、核武器、常規(guī)兵器等許多重要領(lǐng)域。火工品也可用作小型驅(qū)

2、動(dòng)器，完成快速打開活門和解除保險(xiǎn)作用；還可以用于導(dǎo)彈激活熱電池、坦克滅火瓶、飛機(jī)開傘控制裝置以及衛(wèi)星(wixng)的瞬時(shí)供熱及遙測(cè)等。 共三十三頁研究(ynji)背景火工品在存放、運(yùn)送及生產(chǎn)過程中對(duì)各項(xiàng)參數(shù)的要求(yoqi)極其嚴(yán)格。通過對(duì)火工品各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)試，使火工品更好更安全地被我們所控制、為人類服務(wù)。火工品測(cè)試是獲取產(chǎn)品在研制、生產(chǎn)過程中所需要的各種數(shù)據(jù)和信息的技術(shù)手段，是了解火工品工作機(jī)理、評(píng)價(jià)其水平和質(zhì)量、進(jìn)行故障診斷和分析及實(shí)時(shí)監(jiān)控的基礎(chǔ)技術(shù)。共三十三頁發(fā)展(fzhn)現(xiàn)狀電探針法高速(o s)攝影法高速攝影是用照相的方法記錄運(yùn)動(dòng)過程或快速反應(yīng)過程。它把空間信息和時(shí)間信息一次記錄下

3、來。常用測(cè)試方法共三十三頁發(fā)展(fzhn)現(xiàn)狀傳統(tǒng)測(cè)速方法存在的局限性 電探針法易受空間電磁場(chǎng)的干擾 高速(o s)攝影法對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求較高光纖測(cè)速的優(yōu)勢(shì)快速傳遞光信號(hào)對(duì)爆炸信號(hào)有極高的接收和傳輸能力不受電磁干擾耐腐蝕優(yōu)良的響應(yīng)特性共三十三頁發(fā)展(fzhn)現(xiàn)狀光纖：利用光在玻璃(b l)或塑料制成的纖維中的全反射原理而達(dá)成的光傳導(dǎo)工具光纖的分類主要是從工作波長(zhǎng)、折射率分布、傳輸模式、原材料和制造方法上各種分類舉例如下。 （1）工作波長(zhǎng)：紫外光纖、可觀光纖、近紅外光纖、紅外光纖（2）折射率分布：階躍（SI）型光纖、近階躍型光纖、漸變（GI）型光纖等（3）傳輸模式：?jiǎn)文９饫w（含偏振保持光纖、非偏

4、振保持光纖）、多模光纖 （4）原材料：石英光纖、多成分玻璃光纖、塑料光纖、復(fù)合材料光纖（5）制造方法：預(yù)塑有汽相軸向沉積（VAD）、化學(xué)汽相沉積（CVD）等共三十三頁發(fā)展(fzhn)現(xiàn)狀綜上缺點(diǎn)提出(t ch)了光電探測(cè)法由光纖、高速光電探測(cè)器、光電轉(zhuǎn)換電路和采集系統(tǒng)組成光電測(cè)試法共三十三頁測(cè)試(csh)儀器目前市面上爆速儀類型：基于單片機(jī) 例如：湖南湘西州奇搏礦山儀器廠生產(chǎn)的BSZ-1、BSW-3、北京(bi jn) 飛斯富?？萍加邢薰綟14291、北京礦冶研究總院BB-2 基于高速74系列芯片例如：湖南湘西州奇搏礦山儀器廠生產(chǎn)的BSD-3、西化儀(北京)科技有限公司M306430基于CP

5、LD和單片機(jī)例如 ：北京卓川電子科技有限公司K24-3A、湖南湘西州奇博礦山儀器廠BSS-1共三十三頁測(cè)試(csh)儀器傳統(tǒng)(chuntng)測(cè)試儀器存在的局限性測(cè)量精度低反應(yīng)速度慢存在很大延遲ZB-2型爆速儀的優(yōu)勢(shì)測(cè)量精度高反應(yīng)速度快穩(wěn)定性好共三十三頁光纖爆速儀儀器簡(jiǎn)介 ZB-2型智能單段光纖爆速儀是新型高分辨率單段爆轟時(shí)間、爆轟速度(sd)測(cè)量?jī)x器以FPGA作為核心部件，由高速IC數(shù)字電路和集成組件構(gòu)成；儀器基準(zhǔn)信號(hào)源采用高精度100MHz石英晶體振蕩器，具有極高的測(cè)量精度和穩(wěn)定性；配上適當(dāng)?shù)墓饫w傳感器，即可測(cè)量顯示炸藥、導(dǎo)爆索、導(dǎo)爆管等物爆轟波傳播時(shí)間和速度。 共三十三頁光纖爆速儀ZB-

6、2型光纖爆速儀原理圖FPGA處理(chl)電路結(jié)構(gòu)圖共三十三頁光纖爆速儀技術(shù)(jsh)性能靶距設(shè)定范圍：1mm-1000mm爆速測(cè)量范圍：0.01m/s99999.99m/s時(shí)間測(cè)量范圍：0.01us99999.99us 晶振頻率： 100MHzx10-5測(cè)量段數(shù)：?jiǎn)味坞娫矗簝?nèi)置大容量可充電鋰電池共三十三頁應(yīng)用(yngyng)與測(cè)試分析光纖在民爆行業(yè)的應(yīng)用 光纖在民爆行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛了， 光纖可以用來測(cè)導(dǎo)爆索的爆速，測(cè)炸藥的 爆速，測(cè)雷管(ligun)的性能等方面。共三十三頁16改進(jìn)(gijn)導(dǎo)爆索產(chǎn)品的質(zhì)量精確計(jì)算炸藥使用量產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)可以更好的發(fā)揮導(dǎo)爆索在工業(yè)和軍事中重要價(jià)值。導(dǎo)爆

7、索爆速的研究(ynji)意義應(yīng)用與測(cè)試分析共三十三頁應(yīng)用與測(cè)試(csh)分析光纖測(cè)導(dǎo)爆索爆速原理圖共三十三頁應(yīng)用(yngyng)與測(cè)試分析光纖測(cè)導(dǎo)爆索爆速波形(b xn)共三十三頁應(yīng)用與測(cè)試(csh)分析對(duì)比(dub)實(shí)驗(yàn)共三十三頁應(yīng)用(yngyng)與測(cè)試分析Zb-3型爆速儀測(cè)導(dǎo)爆索爆速顯示(xinsh)結(jié)果共三十三頁應(yīng)用(yngyng)與測(cè)試分析爆速儀光纖爆速儀電探針法次數(shù)t /usv /m/st /usv /m/s1141.357074.63141.77057.162141.407072.133141.757054.67141.87052.184141.657059.65142.2703

8、2.345142.057039.776141.407072.31141.37077.147142.507017.54142.47022.47導(dǎo)爆索爆速測(cè)試(csh)結(jié)果對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果共三十三頁應(yīng)用與測(cè)試(csh)分析 由上表可以看出，采用光纖爆速儀與采用BSZ-1型爆速儀對(duì)同一段導(dǎo)爆索實(shí)驗(yàn)所測(cè)得爆速均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。在10次實(shí)驗(yàn)中，光纖爆速儀均測(cè)到數(shù)據(jù)，平均(pngjn)爆速為7060.16m/s；BSZ-1型爆速儀三次未測(cè)到數(shù)據(jù)，平均爆速為7048.67m/s。因此，光纖爆速儀與傳統(tǒng)爆速儀相比，性能更為穩(wěn)定、可靠。共三十三頁應(yīng)用與測(cè)試(csh)分析藥柱爆速的研究意義定向爆破的控制爆破所需藥量的控

9、制炸藥(zhyo)藥柱性能的檢測(cè)共三十三頁應(yīng)用與測(cè)試(csh)分析光纖測(cè)炸藥藥柱爆速實(shí)驗(yàn)(shyn)波形共三十三頁應(yīng)用與測(cè)試(csh)分析導(dǎo)爆索爆速，藥柱燃燒(rnsho)速度：共三十三頁應(yīng)用(yngyng)與測(cè)試分析雷管同步性測(cè)試 雷管同步性是雷管使用性能的一個(gè)重要參量，導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)要求戰(zhàn)斗部里一定數(shù)目的(md)雷管必須同時(shí)起爆引爆主裝藥形成核爆所需的球面爆轟波達(dá)到以最大能量擊毀目標(biāo)的目的(md)，雷管的同步性大小由作用時(shí)間的極差決定，現(xiàn)有測(cè)量方法時(shí)間極差的分辨率不高。共三十三頁應(yīng)用(yngyng)與測(cè)試分析光纖測(cè)雷管同步性的優(yōu)勢(shì)光纖測(cè)量雷管同步性的分辨率高設(shè)備簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)操作簡(jiǎn)便易于(

10、yy)野外操作共三十三頁應(yīng)用與測(cè)試(csh)分析光纖測(cè)雷管(ligun)同步性實(shí)驗(yàn)波形圖共三十三頁應(yīng)用與測(cè)試(csh)分析 從上面(shng min)的波形可以看出，兩雷管的時(shí)間間隔僅為17.90s，比要求的要小的多。可見，用光纖測(cè)更精確。共三十三頁應(yīng)用與測(cè)試(csh)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果光纖測(cè)速優(yōu)勢(shì)快速(kui s)傳遞光信號(hào)對(duì)爆炸信號(hào)有極高的接收和傳輸能力不受電磁干擾耐腐蝕優(yōu)良的響應(yīng)特性共三十三頁展望(zhnwng)方向研究塑料光纖與石英光纖耦合工藝。用光纖探針對(duì)爆轟波的速度、溫度(wnd)、壓力 等參數(shù)直接測(cè)量。共三十三頁謝 謝！共三十三頁內(nèi)容摘要光纖在民爆行業(yè)中的應(yīng)用。民用方面，火工品在工程應(yīng)用中主要作為引爆和做功元件，如開礦采石、修路筑壩等。在爆炸做功方面，火工品多用于爆炸加工、切割鋼板、合成金剛(jngng)等各種爆破作業(yè)中。另外，在汽車安全氣囊、火災(zāi)報(bào)警器、航空就生裝置中也拓展了火工品的用途。還可以用于導(dǎo)彈激活熱電池、坦克滅火瓶、飛機(jī)開傘控制裝置