爆炸測試技術(1)分解

測試方法:電探極法;電磁法;壓阻法;壓電法.第一章、概論1、爆炸測試特點：單次性、高速性、高溫、高壓、瞬時性、破壞性，需要安全操作。2、（簡答）爆炸測試技術的地位與發(fā)展：1）提高測試儀的測試精度和動態(tài)響應；2）拓寬測試領域；3）加強數(shù)值模擬和偽真技術。3、信息測試手段的技術水平是科學技術和生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標志。4、爆炸信號的特征:爆炸測試技術研究的對象是確定信號，它可以用明確的數(shù)學關系式描述，它又是瞬變信號，其中絕大多數(shù)不具有周期性。如：是一種指數(shù)信號，式中a是實數(shù)，若a>0,信號將隨時間增大而增大，若a<0,信號將隨時間的增大而衰減，a的絕對值的大小，放映了信號增長和衰減的速率。在燃燒、爆炸測試技術中，這是一種常見的信號形式，a的絕對值一般比較大，即曲線的變化速率很大。爆炸測試裝置在測量瞬變信號時，要考慮基波、二次諧波和高次諧波等對測試的影響，因此，用于本領域的測試儀、傳感器和連接元件等，往往具有很寬的頻帶、較高的固有頻率和響應速率。5、爆溫：全部的爆熱用來定容加熱爆轟產(chǎn)物所達到的最高溫度，爆溫越高，氣體產(chǎn)生的壓力越大，作功就越大。6、（填空）燃燒轉爆轟的過程：先燃燒—再低速燃燒—最后穩(wěn)定爆轟。（判斷）燃燒的過程要比爆燃、爆轟時間長，是毫秒級的。（燃燒比較緩慢，但也是毫秒級的）第二章、測試系統(tǒng)1、如何判斷線性系統(tǒng)：（根據(jù)線性系統(tǒng)的性質）若要求不失真地測量燃燒和爆炸過程中的物理參量，那么測試系統(tǒng)必須為線性系統(tǒng)。線性系統(tǒng)具有如下一些主要性質：(1)疊加特性(2)比例特性(3)微分特性(4)積分特性(5)頻率不變性(6)時間不變特性2、（判斷）爆炸系統(tǒng)和沖擊波測試系統(tǒng)為單測系統(tǒng)，且為線性系統(tǒng)。3、系統(tǒng)的靜態(tài)特性：1）線性度（非線性誤差）：擬合直線與標定曲線之間的偏差稱為非線性誤差2）靜態(tài)靈敏度3）遲滯性（遲滯誤差/回程誤差）當測試系統(tǒng)的輸入信號一定時，系統(tǒng)正、反行程的輸入—輸出曲線會出現(xiàn)不重合情況，兩條曲線出現(xiàn)偏差，稱為遲滯誤差。4）重復性（重復性誤差）當測試系統(tǒng)按同一方向（單調(diào)增大或單調(diào)減小）連續(xù)做全量程多次測量時，所得的標定曲線往往不能完全重合，表征標定曲線不重疊程度的靜態(tài)特性即為重復性。3、（填空）動態(tài)特性：包括時間響應和頻率響應兩項指標。第三章、電探極方法1、（填空）模擬測試觸發(fā)方式：自觸發(fā)、外觸發(fā)2、(判斷)爆炸的過程經(jīng)歷了物理、化學過程。3、（簡答）什么是通靶，什么是斷靶，電探極的原理？1）電探極的工作模式分為兩類，一種是由斷到通，稱為通靶，另一種由通到斷，稱為斷靶。在實際工作中，往往把高速接通的靶叫做電探針，而把斷靶或快速接通的靶叫做靶線、靶網(wǎng)或靶板。2)原理：a通靶、b斷靶 炸藥爆炸瞬間釋放出的巨大能量，其中絕大部分轉變成強光光能、高溫熱能、沖擊波及爆炸產(chǎn)物飛速擴散的動能。還有一部分轉換成電磁能，電離了爆炸產(chǎn)物與周圍的空氣分子，并將電力向四周擴散推進。炸藥的藥量越大，爆炸釋放的電磁能量越高，形成的電離區(qū)域也越大。由于爆轟瞬間釋放出強大的電磁能，電離爆炸產(chǎn)物和周圍的氣體，使金屬電極a之間短路，在電探極引線連接的電路中形成電流。當爆轟波作用在斷靶b上，使其受到機械性斷裂和毀壞，即拉伸或剪切，由導通至斷開，切斷原電路電流。4、電探極導通（斷靶）的原因：（1.電離——導通：空氣或者爆炸產(chǎn)物被電離，電子游離在引線兩級間使得電路導通；2.沖擊波作用——斷開或導通：沖擊波作用力作用在引線間要么使得原來導通的引線斷開，要么使得原來斷開的引線碰在一起接通了：3.除此之外爆炸產(chǎn)生的高壓和強大的沖擊力作用在兩電極間的絕緣介質上使得不再絕緣或降低絕緣使原來絕緣的成了導體或者半導體而接通電路）①氣體或爆炸產(chǎn)物電離引起兩電極導通②兩電極間的絕緣介質在高壓下變成導體或半導體，使介質的電導率突變③在強沖擊作用下降低了兩電極間的絕緣強度，導致電壓放電擊穿④沖擊作用使兩電級發(fā)生機械接觸或脫離導致導通或者斷開。5、電極是一次性使用器件，隨著爆炸、沖擊過程的進行，電極自身被損壞，無法重復使用。6、脈沖形成網(wǎng)絡的作用是把電探極的開關量轉換成脈沖電壓信號。電探極在爆炸和沖擊過程測試中經(jīng)常被作為觸發(fā)元件使用，如爆炸光源同步觸發(fā)、爆壓測量觸發(fā)等，這是因為電探針具有響應速度快、使用可靠、成本低等優(yōu)點所致。7、電探針的種類：從結構上分為桿式探針、絲式探針和箔式，其中桿式電探針包括光桿探針、蓋帽探針、同軸探針和組合探針。電探針特點：在使用電探針時，要特別注意引線的長度和被測信號的波長是否相當。當被測信號的波長遠遠大于引線長度時，可以忽略引線的高頻失真（因為信號波一步跨過，沒有多次的頻率出現(xiàn)）；但當信號的波長近似或小于引線線長度時，必須考慮阻抗匹配。8、脈沖形成網(wǎng)絡：脈沖形成網(wǎng)絡直接與電探針和靶網(wǎng)等連接，其作用是把電探針的開關動作變成脈沖輸出信號，傳輸給計時儀或示波器。這個脈沖信號的特點是上升時間很短，一般為幾個至幾十個納秒，具有很高的時間測量精度。脈沖信號包括RLC脈沖網(wǎng)絡、晶體管脈沖網(wǎng)絡、觸發(fā)器和光電耦合脈沖網(wǎng)絡，斷靶脈沖網(wǎng)絡。9、RLC脈沖形成網(wǎng)絡工作原理：RLC脈沖形成網(wǎng)絡是由放電電容、電探針引線電感和回路電阻組成的充放電電路。其功能是將探針感受到的瞬間信息變成一個上升時間很短的脈沖信號。10、（判斷）測量定爆速必須在爆轟定常傳播區(qū)域內(nèi)進行。12、不定常爆轟區(qū)：從引爆界面至瞬間爆速達到定常爆速的a%(如99%)的區(qū)域內(nèi)為不定常爆轟區(qū)（不定常，指爆速在不斷增加，是個不定值）。證明：①若高爆速炸藥A引爆低爆速炸藥B時，不定常爆轟區(qū)域（超壓爆轟區(qū)）為bAB；反之，當B引爆A時，不定常爆轟區(qū)為bBA時；實際證明bAB>bBA，甚至bAB》bBA。②兩種炸藥的爆速差越大，則不定常區(qū)域越寬。13、(綜合題)測試火工品的作用時間：延期藥的延期時間為燃燒從藥柱一端傳播至另一端所需時間；火帽的火焰持續(xù)時間為火帽被激發(fā)發(fā)火至火焰熄滅的延續(xù)時間；雷管作用時間為雷管接受外界能量刺激到底部裝藥爆炸作用的時間；導爆索傳播時間為爆轟波從索的一端傳至另一端所用時間。實驗步驟：①挑選0.2mm直徑的漆包線，兩股絞在一起，一端用剪刀剪齊，作為探針；另一端用砂紙輕輕打磨掉漆皮，接電纜線。電極間的距離調(diào)到1mm左右。②取一發(fā)電爆裝置，在安全防護罩內(nèi)用膠或膠布把電探針固定在電爆裝置底部的中心線上。如果電爆裝置是金屬殼體，注意探針與殼體的絕緣。用歐姆表測量探針兩電極之間不得導通，否則要重新粘貼。③接通各儀器和電路的電源，檢查工作狀態(tài)是否正常。將電路開關K撥至電容充電位置，取樣電阻與示波器第一通道連接，脈沖形成網(wǎng)絡輸出端與示波器第二通道連接。④采用HP54501A數(shù)字存貯示波器，其寬帶為100MHZ（響應頻率0.01微秒）以上。調(diào)整取樣電壓靈敏度1V/div。水平掃描靈敏度為10微秒/div。1通道作為觸發(fā)通道，出發(fā)電平800mV。⑤把電爆裝置放入爆炸箱內(nèi)，引出探針和樣品導線，關閉爆炸箱門。按圖接通電爆裝置和電探針，探針與脈沖形成網(wǎng)絡之間用同軸電纜連接。⑥將電路中開關K撥至放電位置，起爆，示波器上顯示出兩個脈沖波形。⑦讀出兩個脈沖波形中的電壓跳變起始點間的時間差值，大約在18微秒，這就是電爆裝置的作用時間。多次實驗后可獲得這類樣品的平均作用時間和標準方差。第四章、電磁法電磁速度傳感器原理：電磁傳感器在測量炸藥爆炸性能時，要埋入材料中間，因此不能忽略爆轟產(chǎn)物和各種材料導電性對測試結果的影響。動態(tài)響應:①時間響應；②頻率響應電磁速度傳感器理論依據(jù)：①法拉第電磁感應定律；②壓力波理論第五章、壓阻法和應變法壓阻法定義：壓阻法或應變法是利用金屬導體或半導體材料在受到外界壓力或應力作用時，其電阻發(fā)生變化的特點，進行壓力測試的一種方法壓阻效應：金屬導體或半導體材料的電阻率隨壓力或應力變化的這一特征稱為壓阻效應應變效應：金屬導體、半導體在外力作用下發(fā)生應變時其他阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為應變效應壓阻計從結構上分為絲式或箔式，從阻值上分為高阻和低阻兩類。（判斷：炸藥起爆藥等爆炸壓力采用低阻壓阻計，沖擊波和煙火藥采用高阻壓阻計。）錳銅壓阻傳感器的特點：①溫度系數(shù)低；②電阻變化與沖擊波壓力之間呈線性關系；③在動態(tài)壓力下，該材料不出現(xiàn)相變電阻應變計從結構上分為：絲式、箔式、薄膜式（判斷）爆炸與沖擊過程的壓力測試系統(tǒng)的種類：①低壓測量系統(tǒng)：（測低壓用高阻）低壓測試系統(tǒng)的壓力測量范圍在1MPa~5GPa,測壓傳感器可以是壓阻計也可以是應變傳感器，它們的電阻值在2~500歐姆，定義它為爆炸測試中為高阻值壓阻計；②高壓測試系統(tǒng)：（測高壓用低阻）高壓測試系統(tǒng)的壓力范圍在0.1~50GPa，壓阻計的阻值多在0.05~2歐姆之間，定義它在爆炸測試中為低阻值壓阻計。第六章、壓電法壓電效應定義：某些電介質在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個相對表面上出現(xiàn)正負相反的電荷。當外力去掉后，它又會恢復到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應。常用壓電材料：（1）：壓電晶體（單晶）：石英、電氣石；（2）壓電陶瓷（多晶）：鈦酸鋇（BaTiO3）、鋯酸鉛（PbZrO3）、鈮鎂酸鉛（PbMgO3）、以鋯鈦酸鉛固溶體為基體的壓電陶瓷（PZT）、