[發明專利]一種杠桿切割式沖擊波能量無源測量傳感器

有效

• 申請號: 201911099087.1
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN110763389B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 林玉亮;祁子真;張玉武;陳榮;李翔宇;盧芳云;梁民族;李志斌;彭永
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01L5/14
• 分類號: G01L5/14
• 代理公司: 長沙中科啟明知識產權代理事務所(普通合伙) 43226
• 代理人: 任合明

本發明公開了一種杠桿切割式沖擊波能量無源測量傳感器。本發明由迎風球、搖桿、支撐桿、蓋板、刀片、吸能構件、基座、活動螺栓組成，迎風球、支撐桿、蓋板、刀片、基座的中心均位于搖桿的軸線上。迎風球、搖桿、蓋板、基座在爆炸沖擊波作用下不產生塑性變形，在沖擊波作用下迎風球運動，通過搖桿帶動刀片切割吸能構件，吸能構件產生斷裂。測量搖桿的轉動角度，計算得到刀片的切割嵌入位移，利用切割嵌入位移量和吸收能量之間的定量關系實現沖擊波能量的無源定量測量。本發明結構簡單、無需供電、布設方便、成本低、可重復使用，對不同強度的沖擊波均有高響應靈敏度，解決了惡劣環境下難以定量測試對沖擊波能量的技術難題。

技術領域

本發明屬于測量檢測領域，具體涉及一種爆炸產生的沖擊波參數測量的傳 感器，是一種利用材料摩擦、塑性變形和撕裂綜合作用的吸能方式對爆炸沖擊 波能量進行測量的無源傳感器。

背景技術

當炸藥在空氣中爆炸時，瞬間產生高溫、高壓、高速的爆炸產物，周圍空 氣直接受到爆炸產物的作用，在炸藥和空氣的界面處爆炸產物在空氣中以極高 的速度向周圍飛散，如同一個超音速活塞一樣劇烈壓縮相鄰的空氣介質，使其 壓力、密度和溫度階躍式地升高，形成初始沖擊波。空氣沖擊波是彈藥爆炸對 人員、設備和防護結構產生損傷和破壞效應的主要因素之一，因此對于沖擊波 的分析和測試在軍事領域和民用領域均有重要的意義。

測量炸藥爆炸產生的沖擊波的壓力、沖量等參數的方法一般分為有源測量 和無源測量這兩種。其中，有源測量主要是依靠各種電學傳感器，電學傳感器 測量技術已經相對成熟而且是現在最流行的測試方法，市場上已有各種各樣的 高精度沖擊波電測傳感器，但是在一些自然環境比較惡劣的條件下，比如沙漠、 高原或者海島等這些爆炸試驗環境相對比較復雜的情況下，存在無法布置精密 電測裝置、或者成本非常高、或者布設難度很大等問題，這時采用電學傳感器 進行有源測量就具有很大的局限性；此外，炸藥爆炸過程中產生的電磁干擾可 能使電測傳感器無法獲取信號，或者所獲取的信號雜亂無章、信噪比下降，后 續分析處理難度很大。因此，設計一種爆炸沖擊波參數無源測量傳感器，從而 提高沖擊波測量結果的可靠性和準確性，降低試驗難度，成為本領域技術人員 亟待解決的問題。

在現有無源測量方法中，測量沖擊波壓力參數的方法主要有采用霍普金森 桿、自然效應物、等效靶板等方法。但是，霍普金森桿測量爆炸沖擊波波陣面 的壓力存在系統過于復雜的缺點；自然效應物只能通過判斷爆炸沖擊波過后松 木板斷裂、玻璃破碎、小動物死亡等來定性測量沖擊波的強度范圍，屬定性評 價，且不適合大量用于進行爆炸毀傷威力場的評估；等效靶板法是通過測量靶 板在爆炸試驗后其變形或破壞程度來反推計算相應的超壓和比沖量值，雖然等 效靶板法具有布置快速、成本低且不受寄生效應干擾的優點，但是等效靶板法 的缺點在于在實際實驗中存在約束不夠及其它方面因素(回彈、碰撞等)的影 響使得實驗結果與理想情況下的變形有差距，以及靶板需要定期保養維護、測 量后處理程序比較繁瑣等問題。

綜上所述，現有測量方法至少存在如下技術問題：

1.現有電測有源傳感器存在電磁干擾、成本昂貴、布線困難等難題，在相對 惡劣的自然環境中無法準確地測得沖擊波能量。

2.現有大多數無源測量方法精度不夠，而高精度無源測量存在很多缺陷，例 如測量后處理程序繁瑣、測量系統復雜、需電測設備輔助測量等。