[發明專利]一種爆燃波傳播特性的測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202010057724.5
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111175435B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 張博;李元昌;程俊;代廷楷;劉洪
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪

1.一種爆燃波傳播特性的測量裝置，包括激波管（1），該激波管（1）的一側端部設有高能點火器（11），激波管（1）的靠近高能點火器（11）的側壁上依次設有進氣口（12）和出氣口（13），進氣口（12）與一氣體混合系統相連，出氣口（13）連接一真空泵，其特征在于，所述激波管（1）的側壁上沿其長度方向依次設有多個壓力探針（2）和火焰探測器（3），所述火焰探測器（3）與一離子-電信號轉化電路（4）相連，所述壓力探針（2）和所述離子-電信號轉化電路（4）均與一數據采集系統相連；

所述離子-電信號轉化電路（4）包括多個彼此并聯的單電路，每個所述單電路對應于一個所述火焰探測器（3），所述單電路包括一電源（U）、在該電源（U）的正極和負極之間依次相連的第一電阻（R1）、電容（C1）和共享電阻（R0），以及在第一電阻（R1）遠離電源（U）的正極的一端和所述電源（U）的負極之間依次連接的二極管（43）、第二電阻（R2）和離子探針（O1），該離子探針與所述火焰探測器相連；電源（U）的電壓為200-400V，第一電阻（R1）為20MΩ電阻，第二電阻（R2）為12kΩ電阻，共享電阻（R0）為4kΩ電阻，電容（C1）為1nF電容；

所述火焰探測器（3）的數量多于壓力探針（2）的數量，每個壓力探針（2）均與其中一個火焰探測器（3）在沿激波管（1）的長度方向上彼此對應；所述火焰探測器（3）的數量比壓力探針（2）的數量多出2個，多出的火焰探測器（3）設置于激波管（1）的靠近所述高能點火器（11）的位置。

2.根據權利要求1所述的爆燃波傳播特性的測量裝置，其特征在于，所述火焰探測器（3）包括由內到外依次設置的兩個彼此間隔的鎢針（31）、陶瓷套管（32）、四氟乙烯套管（33）和卡套轉接口（34）。

3.根據權利要求2所述的爆燃波傳播特性的測量裝置，其特征在于，所述鎢針（31）的外徑是0.5mm，長度為70mm；所述陶瓷套管（32）的外徑為3mm，長度為46mm，并設有兩個用于容納所述鎢針（31）的孔，孔內徑為0.7mm，孔間距為1mm，鎢針（31）與陶瓷套管（32）之間通過硅膠固定。

4.根據權利要求1所述的爆燃波傳播特性的測量裝置，其特征在于，所述離子-電信號轉化電路（4）的電源（U）和共享電阻（R0）為多個單電路共用的，其余部分彼此并聯設置。

5.根據權利要求1所述的爆燃波傳播特性的測量裝置，其特征在于，壓力探針（2）設于所述激波管（1）的上側壁上，其數量為8個，火焰探測器（3）設于所述激波管（1）的下側壁上，其數量為10個。

6.根據權利要求1所述的爆燃波傳播特性的測量裝置，其特征在于，所述激波管（1）遠離所述高能點火器（11）的側壁上設有壓力表（14），在激波管（1）與壓力表（14）之間還連接一個截止閥。

7.一種爆燃波傳播特性的測量方法，其特征在于，包括：

步驟S1：搭建一根據權利要求1-6之一所述的爆燃波傳播特性的測量裝置，通過其進氣口（12），加入預混燃氣；

步驟S2：關閉其進氣口（12）和出氣口（13），觸發高能點火器（11），點燃預混燃氣，使得管道中的氣體產生爆燃，生成爆燃波；

步驟S3：利用壓力探針（2）采集爆燃波的沖擊波信號，并利用火焰探測器（3）采集爆燃波的燃燒波信號；

步驟S4：利用數據采集系統收集壓力探針（2）采集的沖擊波信號和火焰探測器（3）采集的燃燒波信號，得到沖擊波和燃燒波信號到達各個壓力探針（2）和火焰探測器（3）的時間；

步驟S5：實驗結束，打開出氣口（13）。

8.根據權利要求7所述的一種爆燃波傳播特性的測量方法，其特征在于，所述步驟S4還包括：根據沖擊波和燃燒波信號到達各個壓力探針（2）和火焰探測器（3）的時間，計算燃燒波與沖擊波的速度。