[發明專利]一種炸藥爆炸窒息效應評估用的瞬時氧濃度的測量方法

有效

• 申請號: 202011018677.X
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112285159B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 郭聳;周筠;劉洪勝;王梓;謝立峰
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01N25/54
• 分類號: G01N25/54
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 趙毅

本發明提出了一種炸藥爆炸窒息效應評估用的瞬時氧濃度的測量方法，該方法屬于爆炸毀傷效應評估領域，具體包括校正環境中傳感器常氧量，設定傳感器內側溫度，確定傳感器測點范圍，選擇探頭表面最佳氣流方向，記錄氧濃度測試數據，獲得用于爆炸窒息效應評估的爆炸氧濃度變化曲線。本發明所提出的炸藥爆炸窒息效應評估用的瞬時氧濃度的測量方法，能夠實現對密閉環境或開敞環境下爆炸氧濃度的瞬態數據采集，能獲得較高的測量靈敏度及準確度，利用材料特性及抗壓能力擴充了現有的炸藥爆炸環境下氧濃度測量方法。

技術領域

本發明涉及一種炸藥爆炸窒息效應評估用的瞬時氧濃度的測量方法，屬于爆炸毀傷領域。

背景技術

20世紀70年代以來，世界范圍內重大工業事故不斷發生，其中，爆炸事故以其嚴重的環境損害、慘痛的人員傷亡、巨大的財產損失給人類正常的生產、生活造成了巨大的威脅和傷害。爆炸毀傷效應的研究對降低經濟損失，減少人員傷亡有著重要的意義。1868年起，國外就有學者發表了應用于爆炸與武器攻擊毀傷效應研究的文獻，世界各國科學家開始進行大量的爆炸傷害實驗研究，20世紀80年代，對毀傷評估數字仿真平臺的開發已經提上日程，這種平臺可將各種彈藥對目標的毀傷代碼掛接進去，目前已經能實現評估幾種彈藥(包括導彈戰斗部、CE、KE、AP及HE等)對幾種目標(包括艦艇、坦克、步戰車及飛機等)的毀傷效果分析。

爆炸毀傷效應一般包括沖擊波毀傷效應、熱輻射毀傷效應、破片毀傷效應和窒息毀傷效應等，而這幾種毀傷效應中，窒息毀傷效應的分析研究最為滯緩。2000年之前，我國學者諸如李崢、王正國等通過分析大量化爆試驗，對沖擊波致傷作了綜述，2004年，何志光學者估算火球熱輻射效應，選擇適用FAE爆炸的評價方法，2007年王連矩等學者對溫壓炸藥的破壞效應進行了相關分析。2012年，胡嵐等學者采用電化學傳感器技術進行了爆轟氣體及火藥氣體的實時測試,初步建立了耗氧效應的測試評估方法,為毀傷效能評估提供了技術支撐，西安近代化學研究所對溫壓炸藥的爆炸窒息效應也有過相關的研究，他們采用電化學測氧裝置實現了對溫壓炸藥引爆后的耗氧情況的測量，獲得了溫壓炸藥爆炸后的最低氧濃度。

不同炸藥耗氧程度略有不同，其中溫壓炸藥的耗氧能力較為突出。炸藥爆炸過程分為三個階段，首先是無氧爆轟階段，然后是無氧燃燒反應階段，最后是爆炸后有氧燃燒階段。前兩個階段均不需要空氣中氧氣的參與，而最后一個階段需要吸收空氣中的氧氣進行燃燒反應，因此會造成爆炸場內局部缺氧，燃燒反應會生成大量一氧化碳、二氧化碳等有毒氣體，造成人員窒息，因此，對窒息毀傷效應的研究顯得尤是即為必要的。

目前，以電化學傳感器測量為主的爆炸窒息毀傷效應測試較多，但電化學傳感器耐壓、反應時間、耐溫等技術參數均受到一定程度的限制，試驗成果有限。

電化學氧氣傳感器的測量是基于離子在電解質中的交換，將待測物的化學量變化轉變為電學量變化，響應時間即包含了化學反應時間和電學量轉化輸出時間。氧化鋯氧氣傳感器的測量原理是基于高溫下將因氧氣電離后形成的濃度差所得到的電壓差進行轉化，輸出氧濃度信號。相較而言，電化學氧傳感器的響應時間并不能達到瞬時測量的標準，更因其電化學的材料特性，承壓能力與外置不銹鋼材料的氧化鋯氧氣傳感器有一定差距。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種炸藥爆炸窒息效應評估用的瞬時氧濃度的測量方法。

實現本發明的技術方案如下：

一種用于評估炸藥爆炸窒息效應的瞬時氧濃度測量方法，根據外場實驗條件進行傳感器環境常氧量的校正，隨后設定傳感器內側的溫度，再利用爆炸經驗公式與靜壓試驗結果，確定傳感器在爆炸場內的極限測量范圍，選擇探頭表面最佳氣流方向，最后根據采集的氧濃度數據，獲得用于爆炸窒息效應評估的爆炸氧濃度變化曲線。包括如下步驟：

步驟一：消除樣氣氣流對傳感器本底電勢的影響；