[發明專利]壓電薄膜型水下爆炸壓力傳感器及其測量方法

無效

• 申請號: 201310645997.1
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN103674383A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 馬宏昊;范志強;沈兆武;王德寶;林謀金
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01L5/14
• 分類號: G01L5/14;G01L9/08
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 陳進;奚華保

技術領域：

本發明屬于水下爆炸測量器材領域，也涉及高聚物壓電傳感器的制作及其測量方法。?

背景技術：

水下爆炸壓力測量一直是研究含能材料爆轟性能的重要途徑之一。目前，水下爆炸壓力測量傳感器中所用的敏感元件多為電氣石、壓電石英和壓電陶瓷等，這類晶體型壓電傳感器在進行水下爆炸測量時，存在其敏感元件本身和水之間波阻抗失諧的問題。另外對于這類晶體型的壓電敏感元件而言，當所測壓力幅值較高時，晶體內部往往會因為壓力過大而發生碎裂，即其測試的壓力范圍有待提高。對于應用較為成熟的電氣石型水下爆炸壓力傳感器而言，壓力測試范圍往往在100MPa以內。錳銅計也曾被用于水下爆炸壓力的測量實驗，但是錳銅計記錄的信號一般只持續幾個微秒，水下爆炸沖擊波作用時間隨著與爆源距離的增大而增大，往往延續上百微秒，因此錳銅計難以獲得較長時間的壓力時程曲線。此外，在水下爆炸壓力測量中，一方面由于傳感器容易被雷管碎片和炸藥爆轟產物損壞，另一方面電氣石等敏感元件測壓范圍有限而導致炸藥水下爆炸近距離壓力測量的難以實現。因此，需要一種響應速度快、量程大、性價比高、可重復使用的水下爆炸壓力傳感器。?

壓電薄膜（PVDF）是一種新型高聚物薄膜，具有響應快、測壓范圍寬、耐沖擊等特點，在爆炸、沖擊壓力測量方面已得到廣泛應用。但是現有技術中尚未有利用PVDF壓電薄膜制成類似水下爆炸壓力傳感器技術的報道。?

發明內容：

本發明目的在于提供一種用于水下爆炸壓力測量的壓電薄膜（PVDF）型傳感器測試裝置及其測量方法，使其能夠有效地用于測量水下爆炸壓力時程曲線，并且能便于制作加工和使用。?

本發明技術方案如下：?

本發明提供的壓電薄膜型水下爆炸壓力傳感器，包括一個夾心式壓電薄膜（PVDF）壓力計，其特征在于，所述夾心式壓電薄膜壓力計放置在充滿硅油的軟管中，該軟管兩端由塑料塞密封，上部塑料塞中心有細通孔，用以引出夾心式壓電薄膜壓力計的外延導?線，該孔口連接處采用環氧樹脂密封套管，在所述尼龍軟管的外壁面上纏繞有柔韌細線；所述軟管是聚乙烯管、尼龍軟管、硅膠管或其他材料的軟管。?

所述夾心式壓電薄膜壓力計這樣構成：在矩形壓電薄膜兩側分別搭接金屬箔片（銅箔或鋁箔），每片金屬箔搭接有同軸線纜作為外延電極引線，然后用絕緣薄膜將矩形壓電薄膜及金屬箔包圍密封，并使電極引線的端頭伸在絕緣薄膜包圍圈外。?

本發明所述的壓電薄膜型水下爆炸壓力傳感器的測量方法，其特征在于，具體操作步驟是：?

（1）利用配重將壓電薄膜型水下爆炸壓力傳感器懸掛在與水下爆炸藥柱同一水平線上，然后在所述傳感器上并聯一個阻值為R的電阻，使壓電薄膜通過外延電極引線和電阻R形成通電回路，在該回路上還設置有一個用于記錄電阻兩端電壓變化的示波器，所述電阻和示波器通過外延電極引線設置在水面上方，所述的電阻R取值根據預估電壓變化信號的大小進行選擇，以使電路輸出的電壓變化信號值在示波器測試量程以內；?

（2）點燃爆炸物后，利用示波器按預定的時間間隔記錄電阻兩端的電壓信號U(t)；?

（3）根據電壓信號U(t)值，使用以下公式計算得到壓電薄膜產生的電荷量，并換算得到爆炸沖擊波壓力數值：?

Q(t)=∫U(t)Rdt]]>

P(t)=Q(t)KA]]>