[發(fā)明專利]一種燃燒轉(zhuǎn)爆轟波速測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811285959.9
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109405671B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 儀建華;秦釗;許毅;趙鳳起;王長健;孫志華;郝寧;張超;薛樂星;焦旭英
• 申請（專利權(quán)）人: 西安近代化學(xué)研究所
• 主分類號: F42B35/00
• 分類號: F42B35/00
• 代理公司: 中國兵器工業(yè)集團(tuán)公司專利中心 11011
• 代理人: 梁勇

本發(fā)明公開了一種燃燒轉(zhuǎn)爆轟波速測量裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)只能獲得平均速度及測量精度較差的問題。本裝置包括微波傳感器探頭、信號產(chǎn)生模塊、對消模塊、收發(fā)前端模塊、下變頻模塊、信號處理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊及電源模塊等。將微波傳感器探頭布設(shè)于樣品管內(nèi)特定位置，用于多頻簡單連續(xù)波微波信號的同步發(fā)射和接收；采用超低相噪信號產(chǎn)生、射頻對消、數(shù)字中頻正交采樣、FFT處理等先進(jìn)技術(shù)，將由火炸藥燃燒轉(zhuǎn)爆轟過程波陣面的運動而引起的回波頻率和相位變化精確地測量出來，從而獲得波陣面運動的實時速度。該裝置具有測量精度高、安全性能好的特點。本發(fā)明適用于火炸藥裝藥燃燒轉(zhuǎn)爆轟過程中波速的實時測量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種波速測量裝置，適用于火炸藥裝藥燃燒轉(zhuǎn)爆轟過程波速測量。

背景技術(shù)

為了提高火炸藥的能量水平，通常使用較高能量組分。但這些較高能量組分的使用給火 炸藥帶來的機(jī)械感度和沖擊波感度升高、安全性降低的風(fēng)險。火炸藥的燃燒轉(zhuǎn)爆轟性能是其 安全性設(shè)計和評價的重要參數(shù)之一，對其配方設(shè)計、制造、運輸、使用及貯存等具有重要的 指導(dǎo)價值。在燃燒波向爆轟波過渡的過程中，波速的測量目前比較常用的為電離探針測速裝 置，是將系列探針等間距布設(shè)在特制的樣品管上，利用高溫高壓的波陣面中的正負(fù)離子將原 本斷開的探針回路導(dǎo)通，從而產(chǎn)生電壓脈沖信號，通過瞬時記錄裝置可獲得波陣面運動到樣 品管不同位置處的時間，用已知探針間距除以獲得的時間，即可獲得兩個探針間波針面?zhèn)鞑?的平均速度。

電離探針測速裝置所采用的系列探針是通過多個貫通微孔穿過樣品管壁與主裝藥接觸的， 十余個微孔的存在削弱了樣品管的約束強(qiáng)度，使得微孔處成為樣品管的薄弱環(huán)節(jié)，這樣使得 測量結(jié)果出現(xiàn)較大偏差，甚至?xí)绊懷芯咳藛T做出正確的判斷；同時，探針的類型和材質(zhì)及 其制作過程未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，人為因素對探針的質(zhì)量及響應(yīng)影響較大；探針與主裝藥的接觸狀 態(tài)也會影響探針的響應(yīng)，進(jìn)而影響時間參量的精確測定；利用該裝置獲得的是相鄰探針間的 平均速度，而非實時速度，不能精確表征波陣面的運動速度。

俄羅斯V.E.Zarko等人利用調(diào)制微波干涉技術(shù)設(shè)計了固體推進(jìn)劑瞬時燃速測量裝置，以 兩列相位差為90°的正弦波和余弦波為信號源，利用積分檢波器對經(jīng)過燃燒場從燃燒表面反射 回來的正弦分量和與余弦分量進(jìn)行計算得到固體推進(jìn)劑的燃燒速度。該裝置系開放式，實際 使用時還存在諸多局限性。其局限性之一來源于試樣，推進(jìn)劑試樣存在一定厚度，微波衰減 在所難免，推進(jìn)劑試樣的介電常數(shù)、可壓縮性、幾何形狀、燃燒表面粗糙程度、金屬含量及 粒度分布、邊界限燃區(qū)域的熱效應(yīng)及化學(xué)反應(yīng)等都會對測量結(jié)果產(chǎn)生不同程度的影響；其局 限性之二來源于測試裝置，主要是由于微波于燃面處的反射的不均勻性造成的。當(dāng)發(fā)生漫反 射時，推進(jìn)劑燃燒準(zhǔn)平面的逆向移動，由于試樣結(jié)構(gòu)的原因和內(nèi)表面的存在，導(dǎo)致試樣在瞬 時高壓時發(fā)生形變。當(dāng)發(fā)生鏡面反射時，由于波導(dǎo)-電介質(zhì)耦合轉(zhuǎn)換等因素致使微波發(fā)生衰減。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種燃燒轉(zhuǎn)爆轟波速測量裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足。

本發(fā)明實現(xiàn)過程如下：

一種燃燒轉(zhuǎn)爆轟波速測量裝置，包括微波傳感器探頭、信號產(chǎn)生模塊、對消模塊、收發(fā) 前端模塊、下變頻模塊、信號處理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和顯示終端及AC-DC電源模塊。

所述的微波傳感器探頭，為單根鎧裝微型線纜，沿火炸藥裝藥軸向布設(shè)于其內(nèi)部，頭部 位于點火端，抵住點火器具，尾部從樣品管底部堵頭上的微孔穿出，與射頻電纜插拔式連接， 然后，射頻電纜再與收發(fā)前端模塊連接；傳感器探頭由于火炸藥燃燒轉(zhuǎn)爆轟過程中產(chǎn)生的高 溫?zé)龤ВS著波陣面的推進(jìn)而同步運動，實現(xiàn)微波信號的同步發(fā)射和接收；傳感器探頭系一 次性使用；

所述的信號產(chǎn)生模塊，提供發(fā)射多頻簡單連續(xù)波微波激勵信號、接收下變頻本振信號和 信號處理時鐘參考信號，具有超低相噪、體積小、模塊化特性；