加速膛参数对换能元飞片速度的影响

飞片速度是冲击片雷管能否可靠起爆的一个关键因素,为了深入研究加速膛参数对飞片速度的影响,分别通过实验和数值模拟方法对飞片速度的影响因素进行分析。采用磁控溅射技术设计制备了一种膜层厚度为0.5/0.5/2μm,尺寸为0.15 mm×0.15 mm的TiW/Ni/Au复合薄膜爆炸箔。在激励条件为0.1μF、1200 V下,选用密度为1.45 g·cm^(-3),厚度为25μm的聚酰亚胺飞片,利用光子多普勒速度测试技术测量了不同加速膛参数的飞片速度。研究结果显示:在相同孔径条件下,当加速膛厚度分别为0.3,0.4,0.5,0.6 mm时,随着加速膛厚度的增加,飞片速度先增后减,在厚度为0.4 mm时达到最高值;在相同厚度条件下,当加速膛孔径分别为0.15,0.23,0.3,0.35,0.45 mm时,飞片速度随孔径增加而降低,其中孔径为0.15 mm时速度最高;此外,在相同孔径和厚度下,飞片经过聚酰亚胺和陶瓷两种材质的加速膛测试得到的速度变化趋势和数值相近,而聚酰亚胺具有较高的强度和韧性,成本更低,因此可替代陶瓷作为加速膛材料。同时采用数值模拟方法重新拟合了适用于TiW/Ni/Au复合薄膜的飞片速度经验公式,验证结果表明,计算结果与实验数据的偏差均在2.5%以内。

PDV方法测量电爆炸驱动小飞片速度

为优化爆炸箔起爆器性能,采用光子多普勒速度测量技术(PDV)获得了电爆炸驱动小飞片的速度历程。设计了一种电爆炸驱动小飞片测试装置,可以产生Φ0.35 mm×25μm尺寸的小飞片,试验中未对飞片进行任何处理。对两发电爆炸驱动小飞片进行了PDV测速试验,获得了小飞片的速度历程,测得的有效时长约为160 ns。两发飞片的最大速度分别为4520 m·s-1和4330 m·s-1,速度差约为4%,一致性较好。飞片速度剖面有明显拐点。在拐点之前速度上升较快,在60 ns(0.1 mm位移)内达到了最终速度的75%。在拐点之后,速度上升相对变缓,在100 ns内完成了剩余25%速度的增加。

喷水织机上喷水速度的测试分析

通过应用激光多普勒测速法对喷水织机上喷水速度的测试 ,得出了喷水速度在梭口轴心线上的分布及其变化规律。在此基础上对喷水系统结构进行了分析 ,指出进一步提高喷水速度、增长有效喷水引纬时间和应用接力喷水引纬是提高喷水织机入纬率及扩大织幅的有效途径。同时指出了影响试验数据准确性的主要因素。

PDV法测量内部爆炸作用下沙墙外层速度

为研究爆炸波与沙墙相互作用机理,采用光子多普勒速度测量技术(PDV)获得内部爆炸作用下沙墙外层速度。设计一维点对称模型的实验构型,制备系列透明的塑料壳体;先将球形装药放置于球壳中心,再将细沙装入壳体形成封闭的球壳沙墙。对4发不同比距离的沙墙进行PDV测速实验,均获得沙墙外层的速度历程。在爆炸当量最大的一发实验中,其沙墙外层的速度值在首峰约520m/s后先略有下降再继续上升,在有效时长末端达到最大约690 m/s。实验证明:在爆炸波与沙墙相互作用机理的研究中,光子多普勒速度测量技术可以发挥一定的作用。

几种特种测试技术在流体机械内流场测试中的应用

介绍了现代流动测试技术的特点、发展趋势及本课题组在流体动力设备研发方面的应用研究工作。主要工作有:热线风速仪技术(HWA)用于离心压缩机扩压器流场测试研究、用于湍流边界层的减阻控制研究;粒子图像速度场仪技术(PIV)用于叶轮机械动静相干非定常流场的研究、用于管道内横向射流的研究;激光多普勒测速仪技术(LDV)用于风机叶轮流场的测试研究等。

钝感炸药冲击起爆反应过程的 PDV 技术

为研究A型钝感炸药冲击起爆反应演化过程,进行了火炮驱动蓝宝石飞片的一维平面冲击实验。实验中采用光子多普勒测速仪(Photonic Doppler velocimetry,PDV)技术测量冲击起爆后台阶型炸药的粒子速度。在炸药不同厚度台阶的后界面固定镀铝膜的楔形氟化锂(LiF)窗口,利用阻抗匹配将PDV测量的LiF窗口波后粒子速度转化为炸药样品波后粒子速度。比较组合式电磁粒子速度计和PDV两种测速技术,结果表明,相较于组合式电磁粒子速度计,PDV测量的粒子精度更高。简要分析了PDV测速探头角度、探头孔径、窗口折射率等影响,得到PDV测速的相对不确定度小于1%。

超声粒子图像测速技术及应用

心血管疾病的产生与动脉血流的流动状况密切相关。然而,目前普遍应用的超声多普勒成像技术不能精确测量复杂血流流场信息。本文提出了一种基于超声造影微泡的超声全流场粒子图像测速技术,能够获得多维流速速度信息,且不依赖于声束与速度向量之间的夹角。本文首先着重阐述了超声全流场粒子测速技术的基本原理以及系统组成,并对直管流和旋转流场流体动力学特性进行了实验测试研究,实验结果表明本技术能够测量全流场速度,并可作为表征复杂血流流场的有力手段。

加速膛对激光驱动飞片速度及形貌的影响规律

为揭示加速膛对激光驱动飞片速度及形貌的影响规律,采用光子多普勒测速(PDV)技术、阴影成像技术和显微分析方法研究了厚度20μm单层Al飞片在不同加速膛孔径和长度下的速度和形貌演化历程。结果表明,加速膛孔径与Al飞片被激光烧蚀的孔径大小相当时,即孔径在800μm时飞片可获得3100 m·s^-1的最大速度;加速膛孔径大于800μm时对飞片无法起到有效约束作用,飞片速度有所下降,其中加速膛孔径为1500μm时飞片速度最小,为2700 m·s^-1;加速膛孔径为600μm小于激光烧蚀孔径时,造成周围部分能量的浪费,飞片速度也偏低,为2900 m·s^-1。固定加速膛孔径为1000μm,长度在200~700μm时,飞片速度随加速膛长度增加而明显降低,并且Al飞片在飞出加速膛后均破裂成碎片状并迅速向周围扩散,无法保持完整,飞片碎片总体向外扩散速度随加速膛长度的增加而降低,与PDV获得的飞片速度规律基本一致。

激光冲击片雷管中飞片的结构优化及性能测试

为有效提升激光冲击片雷管的能量利用率,需对雷管中的飞片结构进行设计和优化。在对飞片进行结构设计的基础上,采用磁控溅射和扫描电镜(SEM)的方法完成了C/Al/Al2O3/Al飞片的制备和表征,获得了飞片各层的制备速率和表面形貌;采用光子多普勒测速系统(PDV)测试了不同参数C/Al/Al2O3/Al飞片的加速历程,发现在相同激光入射能量下,不同参数飞片的加速历程有所不同,设计制备的0.05/0.7/0.7/20.0μm复合飞片(Φ1.0mm)能量利用率最高,飞片速度达到2301 m·s-1。结合飞片各层材料的物理特性分析得到,石墨吸收层的反光系数、汽化能与导热性能,及Al2O3隔热层的表观致密度、电离势能和导热性能直接影响飞片的速度,而飞片加速时间与石墨吸收层较高的导热率相关。

基于双光源干涉的PDV数据补偿方法

针对结构动态响应测试中的大量程负向速度测量问题,设计了基于双光源干涉的光纤速度干涉仪(PDV)测试系统,与单光源PDV系统相比,大幅拓宽了负向测速范围。但在爆炸实验中发现,由于光源波长波动产生了位移基线漂移和振荡问题。为此,引入一路参考反射镜,产生双光源干涉本底信号,用于补偿位移基线,并研究了数据补偿算法。经实验验证,补偿后的位移基线漂移量为微米级,双光源模式及补偿方法可行且有效。

基于激光驱动的复合飞片参数与性能

在激光驱动飞片技术中,复合飞片的使用可提高对激光的能量利用率,从而获得更高的速度。为进一步研究复合飞片各层参数对激光驱动飞片速度的影响,采用Ti、C、Al2O3、Al等材料制备了不同参数的复合飞片,利用小型掺钕钇铝石榴石晶体ND：YAG固体激光器在200-300 mJ能量下进行了驱动飞片试验,并通过光子多普勒测速仪（PDV）对飞片速度进行了测试。结果表明,在厚度控制合理的情况下,增加了吸收层（0.15μm,Ti）的复合飞片最大速度较单层飞片提高了约110%,同时增加了烧蚀层（0.3μm,Al）和隔热层（1.0μm,Al2O3）的复合飞片最大速度较单层飞片提高了约41%,并对复合飞片的能量利用率及加速距离进行了分析,表明激光驱动复合飞片在0.02μs左右可达到最大速度的90%,在0.08μs左右可达到最大速度。

一种原位集成冲击片组件的制备及飞片驱动性能

为研究冲击片集成组件制造方法及其性能,采用化学气相沉积法(CVD)在爆炸箔基底上沉积制备了聚氯代对二甲苯(PC)飞片层,并且利用光刻方法原位集成了Su8-2150光刻胶加速膛,获得的加速膛厚度大于300μm且壁面垂直度良好。利用光子多普勒速度(PDV)测量技术获得了该冲击片组件电爆炸驱动飞片的加速历程。对比了常规方法制造的冲击片组件(聚酰亚胺飞片)与相同参数集成冲击片组件的飞片加速历程。结果表明,两组加速历程基本一致。聚酰亚胺飞片与PC飞片在前80 ns内分别达到了最大速度的77%与80%,加速膛出口处飞片速度分别为3970 m·s^(-1)和3906 m·s^(-1),两种冲击片组件驱动性能接近,飞片和加速膛的材料的改变对电爆炸驱动飞片过程未产生明显影响。

基于反向撞击法的JB-9014炸药Hugoniot关系测量

为了获得JB-9014未反应炸药的Hugoniot关系,在火炮加载平台上利用反向撞击技术对JB-9014炸药进行一维平面冲击实验。将JB-9014炸药样品作为飞片安装于弹托前表面,将镀膜氟化锂窗口作为装置靶。利用火炮加速弹托,使炸药样品以一定速度撞击镀膜氟化锂窗口,通过光子多普勒测速仪(photonic Doppler velocimetry,PDV)测量炸药样品击靶速度以及炸药/镀膜氟化锂窗口界面粒子速度。最终根据冲击波阵面守恒关系计算获得了JB-9014炸药冲击Hugoniot数据,采用正交回归直线拟合得到了炸药样品在3.1～8.2 GPa压力范围内的冲击Hugoniot关系:D_s=2.417+2.140u_s (D_s和u_s的单位均为km/s)。结果表明:该方法测试精度较高,响应时间快(小于5 ns),同时该方法可以对炸药的反应情况进行检测,便于判断实验是否测得真实的未反应炸药冲击Hugoniot数据。

激光测量

TN247 2000063881激光多普勒测速精度分析=Accuracy analysis ofvelocity measured by LDV[刊,中]/吴利民,贺安之,阎大鹏(南京理工大学应用物理系.江苏,南京(210094))//光学技术.—1999,(2).—48—49激光多普勒测速(Laser Doppler Velocimetry)以其高精度,使用方便而在速度测试领域得到广泛的应用。人们也因此而忽视了对影响其测试精度的因素进行系统的分析。为此,该文主要对影响激光多普勒测速精度的因素作了具体分析。主要分析了有限渡越时间。

浅谈几种国外炸药爆轰检测技术

近年来,国外在炸药爆轰检测方面的技术与方法有了很大的发展,能够从微观领域去研究炸药爆轰过程的本质。介绍了炸药爆速测量、爆炸转换和产物膨胀区域的密度分布以及利用衰减冲击波研究爆轰的一些新方法,以便更加准确和全面地研究炸药爆轰过程。