爆炸冲击波超压非均匀分布特性及最优测点数量

为掌握炸药爆炸冲击波超压的非均匀分布特性,根据非理想爆轰波特征及空气冲击波的形成机制,探讨了炸药爆炸冲击波超压峰值时空非均匀分布的原因和表现形式,得到了实验影像和测试数据的验证;开展了公斤级和百公斤级装药爆炸冲击波实验,分析了相同对比距离的多个超压峰值测试结果之间的偏离特性,结果表明炸药组分非理想程度越高、装药质量越大、距离装药越近,冲击波超压峰值非均匀特征越显著。在实验数据偏离分析基础上,提出了满足非均匀分布超压准确测试的最优测点数量,将爆炸场划分为对比距离小于1.5 m/kg^(1/3)、1.5~3.0 m/kg^(1/3)、3~5 m/kg^(1/3)和大于5 m/kg^(1/3)共4个区域,对应的最优测点数量分别为6个、5个、4个和2个。

冲击波超压测试多设备接入上位机软件设计及应用

冲击波超压测试在爆炸威力研究中是一个重要组成部分,便捷的测试设备和方法能提高冲击波测试效率。使用Qt开发框架设计一款多线程上位机软件,同时连接多个设备,解决传统上位机软件与单个设备连接时存在的数据传输效率低、设备接入过程繁琐等问题。该上位机软件主要包含设备管理、参数管理、算法模块和数据管理4个功能模块。通过网络连接,使用自定义应用层协议与设备进行数据传输,对采集的电压信号进行数值转化和滤波,最终形成超压信号并进行数据展示。采用静态电压测试和动态压力测试对上位机软件进行功能评估,结果表明:在静态电压测试中,该上位机软件能准确反映信号发生器幅度为1 V、频率为1000 Hz的正弦信号;在动态压力测试中,3个采集点的第一波峰压力值分别为0.1178 MPa、0.1214 MPa和0.1179 MPa,与理论激波管计算值0.1160 MPa之间的误差均在5%以内。该上位机软件能同时对多个设备进行命令控制和数据传输,简化多台设备的连接操作流程,同时提高数据传输效率,具有一定的应用推广价值。

长线缆传输对冲击波超压信号影响分析及调理电路设计

引线测试法是将长线缆与待测装置传感器连接进行冲击波超压测试的主要方法,测试过程中需多次检查线缆状态,导致测试准备时间过长,且待测装置内部通常采用单一恒流源,难以适应多场景下不同长度线缆的测试需求。针对上述问题,设计了一种适用于长线缆传输的调理电路,该电路不仅能够检测传输线缆的通断状态,还可根据现场传输线长度的变化,改变传感器的驱动电流,从而保证信号准确性。测试表明,设计电路能够准确判断电缆线通断状态,并可通过上位机进行可视化显示,在确保信号调理准确性的基础上实现了0~20 mA范围内恒流源可调,有效地提高了仪器在不同环境下的测试效率及通用性。

基于国产化平台的冲击波超压测试系统设计

在当前特种测试系统国产化替代趋势下,针对传统冲击波超压测试系统存在的安全性低、进口依赖性强和自主可控性差等技术问题,提出了一款以国产复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD)和ARM(Advanced RISC Machine)处理器为核心架构的冲击波超压测试系统。其中,ARM单元负责响应系统工作循环指令,CPLD则控制A/D转换模块实现采样频率高达1 MHz的数据采集和对内外触发逻辑的精确判断,数据转换结果经由外部存储器控制器(External Memory Controller,EXMC)传输并存储至eMMC存储器中,最终通过以太网传输至上位机显示。经现场试验表明,测试系统具有良好的可靠性,能够在复杂测试环境下实现对冲击波超压信号高保真采集与记录存储,为动态数据采集提供了一种切实可行的解决方案,推动了关键测试设备国产化替换进程。

自制炸药的冲击波超压测试及TNT当量估算

为评估典型自制炸药的威力,采用无线存储测试仪测量了一定质量的雷药、三过氧化三丙酮(TATP)、六亚甲基三过氧化二胺(HMTD)、高氯酸钾/铝及硝酸铵/铝5种自制炸药爆炸后不同距离处的冲击波超压及衰减规律。运用非线性显式动力学软件AUTODYN建立了TNT炸药-土壤-空气域有限元模型,用流固耦合算法计算了不同质量TNT的超压场,获得了距离爆心38、58和78cm处TNT炸药质量-超压曲线,依据该曲线计算了自制炸药的TNT当量。结果表明,TATP、HMTD的TNT当量系数计算结果与文献值基本一致,相对误差在2%以内。

炸药爆轰参数与空中爆炸冲击波超压的关系

为研究炸药爆轰参数与空中爆炸冲击波超压之间的关系,设计了不同铝含量的RDX/Al、HMX/Al混合炸药,并进行了空中爆炸试验。根据爆炸相似理论,用相同条件下实测TNT超压数据,计算了冲击波超压的TNT当量。采用不同方法计算了炸药的爆轰参数。结果表明,炸药空中爆炸冲击波超压与爆热、爆容和爆速乘积TNT当量的1/3次方满足线性关系,且回归线在y轴上的截距为0,斜率与炸药的类型有关。对于TNT,斜率为1;对于RDX/Al混合炸药,斜率为1.053(R2=0.9996);对HMX/Al混合炸药,斜率为1.073(R2=0.9995),表明炸药的爆热、爆速和爆容对空中爆炸冲击波超压的影响相同。

基于无线控制的冲击波超压测试系统

本文介绍了基于无线控制的冲击波超压测试系统,根据冲击波信号的特点确定了系统的测试原理、采样参数等。该系统将压力传感器、适配电路、A/D转换器、无线触发、控制电路、通讯接口及电池紧凑在一起,构成一种可相对独立工作的便携式冲击波场超压测试仪。该系统具有无线控制、微功耗、无需引线等特点,具有抗干扰性强和无需电缆引线的优点,特别适宜于大范围多测点的冲击波测试试验场合。

燃料空气炸药冲击波超压反演研究

基于燃料空气炸药(FAE)冲击波超压衰减特征,获得FAE燃料等效TNT当量和冲击波超压衰减指数;用能量方法反演研究FAE燃料中可燃元素组元的完全反应程度,以及FAE燃料中金属燃料组元可能的反应模式,为FAE燃料设计提供新的研究方法。

参数可变的无线式冲击波超压测试系统的研究

存储式测试在冲击波超压测试中应用多。在冲击波超压场测试中,超压峰值和时域脉宽随着TNT当量的大小和测点距爆心的距离的大小变化而变化,近距离和远距离之间超压峰值以及时域脉宽近几十倍之差,为提高测试系统的精度和测试系统的灵活性,提出了一种参数可变的无线式冲击波超压测试系统,此系统主要由无线Zig Bee模块对多个传感器节点进行无线参数设置(量程设置、采样频率设置、触发电平设置等),通过冲击波超压测试理论计算和靶场实验数据的分析,验证了该系统设计方案的可行性和优越性。

低功耗冲击波超压测试系统设计

针对爆炸场测试现场的恶劣环境,为了提高测试系统的可靠性,提出了一种基于CPLD与AT8515单片机的低功耗冲击波超压测试系统,结合测试过程中压力信号的采集、存储这一问题,详细的阐述了压力测试系统的总体设计方案、工作原理及系统组成。试验表明:该测试系统具有抗干扰、抗高冲击、高可靠性、微功耗等优点,适用于恶劣环境下数据的存储测试。

冲击波超压测试系统的时基高精度同步

针对存储式冲击波超压测试系统时基不能高精度同步的问题,提出一种光纤触发与高精度算法结合的处理方法。利用光纤对不同装置同时发出触发信号,实现多个装置的同步触发;计数频率远大于测试装置的采样频率,对触发时刻和触发后第一个采样时刻之间的时间间隔进行计数;对相邻两个采样点之间进行插值处理,根据计数值N确定测试数据在时间轴上的位置,实现时基的高精度同步。该方法可使得测试系统在12 m布场距离处触发响应时间小于150 ns,测试系统的时间误差为30 ns,测试装置之间的同步误差为20 ns。该方法提高了测试系统的测量精度,可为冲击波传播规律的研究提供依据。

冲击波超压引起的多米诺效应

根据石化装置密集程度高的特点,分析了现有安全评价方法不能较好评估各装置之间相互影响的局限性,提出了多米诺安全评价方法,并对由冲击波超压引起的多米诺效应进行了研究,得出了超压对不同设备损坏概率的评价方法,对构建整个多米诺安全评价方法具有重要意义。

全无线操控冲击波超压测试系统设计

针对爆炸冲击波超压测试现场复杂的自然因素和人为因素引起测试失败的情况,为了实现对测试装置的全程检测与控制,设计了一种基于Zigbee、MSP430单片机、CPLD以及两块Flash芯片的全无线操控冲击波超压测试系统。文中详细介绍了系统的功能、硬件设计和程序设计,并进行了实爆实验。通过实爆试验和对试验数据的分析验证了测试系统的全程可控性及测试的准确性。

冲击波超压测试系统U盘读数盒设计

针对野外环境进行的冲击波测试读数和擦除操作繁琐的情况,为了提高冲击波超压测试的效率,提出自带电源、带有擦除功能的U盘读数盒的设计。该读数盒通过USB控制芯片CY7C68013的GPIF接口与测试装置通信并向测试装置发送时钟信号和控制信号,将Flash中的数据暂时读入到其内部FIFO中。然后通过68013内部增强型8051单片机控制U盘文件管理芯片CH376S将数据存入到U盘中,实现对测试装置的U盘读数。通过现场实验证实,该读数盒可以简化野外冲击波测试繁琐的操作,提高冲击波测试的效率。

钢箱梁抗爆试验中冲击波超压测试方法研究

为了测定钢箱梁抗爆试验中冲击波超压值的大小,同时保证试验中传感器的安全及测量数据的准确性,采用了偏离炸药起爆点的超压测试方法,并通过误差分析,在经典理论公式的基础上,得到考虑钢箱梁变形破坏的冲击波超压反射系数为1.65,由该反射系数计算的超压理论计算值与实测值吻合度较好,最大误差不超过10%.同时对试验冲击波超压值进行了数值模拟,通过数值模拟验证了炸药参数的合理性,为今后研究钢箱梁爆炸动力响应与爆炸威力之间的关系提供了基础.

压阻式高频动态高压传感器设计与冲击波超压测量

阐述了用于冲击波超压测量的压阻式高频动态压力传感器的设计与开发。用MEMS技术设计的内径为2 mm的周边固支圆平膜片微型敏感元件具有高达数百kHz的固有频率,刚性键合及低桥阻确保了亚μs级的上升时间,背面承压的平面结构及无管腔齐平封装设计是高频响特性实现的关键。

冲击波超压数据采集装置的设计与实现

为了准确评估爆炸性武器的效果,需要对爆炸产生的超压冲击波信号进行动态采集分析。根据爆炸信号的特点及超压冲击波信号采集的实际需求,设计制作了以双嵌入式芯片为控制单元,结合ADS7891芯片对ICP113B26传感器进行动态采集,采用LoRa与WiFi(远程和近程)相结合的无线通讯控制方式,能够完整记录爆炸产生的冲击波的全过程,在测量的同时数据同步存入SD卡,测量数据可通过SD卡导入或通过WiFi传输至计算机进行系统分析,该装置在军工靶场的兵器测试领域有广阔应用前景。

单点测量密闭容器内冲击波超压的局限性研究

测量了TNT、IH18、WD40三种炸药在密闭容器内爆炸的壁面反射冲击波超压,得出冲击波超压-时间曲线图。比较了三种炸药在同一半径处冲击波超压的差异。分析了造成差异的原因。结果表明:炸药爆炸时向外抛撒的固相物质对近场传感器的冲击作用会影响超压测量结果。采用单点测量数据描述近场冲击波超压存在局限性,近场试验时应多点测量,统计描述。

化工园区冲击波超压的多米诺效应定量风险分析

根据化工园区石化装置密集程度高的特点,提出了一种针对化工园区的多米诺效应风险分析方法。通过分析初始事故带来的物理效应对邻近设备的影响,对由冲击波超压引起的多米诺效应进行了研究,计算一次设备的损坏概率;分析多米诺场景,计算多米诺事故的扩展概率,定量分析多米诺事故的后果。通过该方法可以得到化工园区内设备的多米诺效应风险指数和多米诺事故的后果分析。

几种建筑玻璃冲击波超压破坏阈值的试验研究

用静态爆轰试验方法研究了爆炸冲击波对钢化夹胶玻璃、普通夹胶玻璃和浮法玻璃等三种常用建筑玻璃的作用,借助高速分幅摄影技术,获得了爆炸冲击波作用时玻璃损伤破坏过程的清晰图像,并根据测量的冲击波超压值,得到三种玻璃的冲击波超压破坏阈值。