[發明專利]一種測量金屬絲電爆炸溫度分布的裝置與方法

在審

• 申請號: 202110363556.7
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN112985621A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 連天虹;王石語;邱少君;尚佩瑾;李錦誘;蔡德芳
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01J5/20
• 分類號: G01J5/20;G01J5/00;G01J5/08
• 代理公司: 西安吉順和知識產權代理有限公司 61238
• 代理人: 王大治

本發明涉及快速溫度分布測量技術，特別是一種測量金屬絲電爆炸溫度分布的裝置與方法，其特征是：它包括：光學成像鏡頭、分束鏡、第一窄帶濾光片、第二窄帶濾光片、第一陣列式光學傳感器、第二陣列式光學傳感器、爆炸起始信息采集模塊和快門控制模塊，在金屬絲爆炸源的前方固定有光學成像鏡頭，在光學成像鏡頭后端有分束鏡，分束鏡將光學成像鏡頭對爆炸源的成像分成兩路，兩路光路上分別有第一窄帶濾光片和第一陣列式光學傳感器，第二窄帶濾光片和第二陣列式光學傳感器。它提供一種為解決金屬絲電爆炸過程中，可以測量金屬絲電爆炸過程中溫度分布的時空快帶變化數據，實現溫度的高時空分辨測量的測量金屬絲電爆炸溫度分布的裝置與方法。

技術領域

本發明涉及快速溫度分布測量技術，特別是一種測量金屬絲電爆炸溫度分布的裝置與方法。

背景技術

脈沖大電流通過金屬絲時，由于歐姆加熱機制在金屬絲中瞬間沉積大量的能量，金屬絲發生相變而快速膨脹，并伴隨著發光、爆炸聲等現象，這種復雜的物理過程稱為金屬絲電爆炸。金屬絲電爆炸在Z箍縮等離子體、X箍縮X射線源、納米粉體制備、電爆炸開關、化石能源開發、地球物理勘探等領域具有廣泛的應用。

金屬絲電爆炸過程伴隨有復雜的物理和化學變化過程。隨著爆炸過程的進展，金屬絲經歷從固態、液態、氣態以及等離子態的復雜變化過程，整個過程通常持續數微秒時間。與此同時，爆炸體的空間分布范圍也發生了很大的變化，從最開始的1mm以下的細金屬絲，逐漸擴展到整個爆炸容器的范圍。隨著物質狀態和空間分布范圍的變化，爆炸體的發生著吸熱、放熱以及熱傳導的復雜熱過程，導致爆炸體的溫度空間分布發生著劇烈的變化。爆炸體溫度的時空演變規律，與爆炸體的狀態、性質存在密切的關系。對爆炸體的溫度分布進行高時空分辨率測量，對研究金屬絲電爆炸過程、優化金屬絲電爆炸制備納米粉體工藝等具有重要意義。

由于金屬絲電爆炸過程的持續時間短、在爆炸早期物質分布范圍小、爆炸過程中物質分布范圍跨度大等原因，對電爆炸過程的溫度進行高時空分辨率測量存在很大的技術難點。

目前可以采用光學輻射高溫計來測量爆炸體的溫度，但這不能對溫度分布進行高時空分辨率測量。在空間上，只能測量爆炸體的整體溫度或平均溫度，測不出溫度隨空間的變化情況；在時間上，也無法精確定位測量的是什么時刻的溫度，只能測量爆炸過程中的平均溫度。這對電爆炸過程的研究是遠遠不夠的。

發明內容

本發明的目的是提供一種為解決金屬絲電爆炸過程中，可以測量金屬絲電爆炸過程中溫度分布的時空快帶變化數據，實現溫度的高時空分辨測量的測量金屬絲電爆炸溫度分布的裝置與方法。

本發明的目的是這樣實現的，一種測量金屬絲電爆炸溫度分布的裝置，其特征是：它包括：光學成像鏡頭、分束鏡、第一窄帶濾光片、第二窄帶濾光片、第一陣列式光學傳感器、第二陣列式光學傳感器、爆炸起始信息采集模塊和快門控制模塊，在金屬絲爆炸源的前方固定有光學成像鏡頭，在光學成像鏡頭后端有分束鏡，分束鏡將光學成像鏡頭對爆炸源的成像分成兩路，兩路光路上分別有第一窄帶濾光片和第一陣列式光學傳感器，第二窄帶濾光片和第二陣列式光學傳感器；第一陣列式光學傳感器和第二陣列式光學傳感器將最終的成像檢測信息提供給爆炸起始信息采集模塊進行金屬絲電爆炸溫度分布提取。

所述的分束鏡為寬帶分束鏡，分束鏡在整個爆炸輻射譜線內的分束比例為1:1。

所述的第一窄帶濾光片和第二窄帶濾光片的透過中心波長分別記為λ1和λ2，第一窄帶濾光片和第二窄帶濾光片的透過中心波長不同，均位于輻射譜線內。

所述的第一陣列式光學傳感器和第二陣列式光學傳感器為兩個相同的傳感器，為CCD或CMOS圖像傳感器。

所述的光學成像鏡頭對爆炸體進行成像，從成像鏡頭輸出的光線被分束鏡分為兩束，分別到第一陣列式光學傳感器和第二陣列式光學傳感器的成像接收面。