[發明專利]水下爆炸近場沖擊波時間常數測試系統及方法

有效

• 申請號: 202110430874.0
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113155338B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 王樹山;孫雨薈;賈曦雨;張靜驍;高源
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01L5/14;G01L19/14;G06T7/62;G06F17/11
• 代理公司: 北京東方昭陽知識產權代理事務所(普通合伙) 11599
• 代理人: 方蘭

本發明公開了水下爆炸近場沖擊波時間常數測試系統及方法，通過采用包含多個PVDF傳感器的PVDF傳感器組代替單個傳感器，并多個PVDF傳感器采用非直線交錯排列的方式布置，在近場情況較為復雜的條件下，減弱了傳感器之間的相互干擾，提高了測試系統的準確性；采用將PVDF傳感器組裝配在裝配板上的方式，簡化了傳感器群組以及炸藥的入水過程；避免了傳感器與炸藥的懸空放置，設置了傳感器之間的連接支承結構，有利于精確控制測試點位置，減小了傳感器隨著結構的彎曲變形引起的橫向拉伸效應，提高測試精確度。通過這種水下爆炸近場氣泡與沖擊波的聯合測試方法，最終實現了水中爆炸近場沖擊波時間常數的測試。

技術領域

本發明屬于水下爆炸試驗技術領域，具體涉及水下爆炸近場沖擊波時間常數測試系統及方法。

背景技術

炸藥水下爆炸初期，其能量主要以沖擊波的形式向外傳播，對目標的破壞起決定性作用。現有技術中，對水下爆炸的研究主要集中在10倍裝藥半徑以外的區域內，其壓力峰值一般不大于200MPa，然而對于水下爆炸1～10倍裝藥半徑內的近場研究卻不充分。近場沖擊波壓力往往具有峰值高、變化速度快的特點，因此開展針對水下爆炸近場沖擊波時間常數的測試研究對研究水下爆炸沖擊波的近場傳播特性有重要意義。

目前用于爆炸壓力測試的傳感器主要有PCB系列壓力傳感器、錳銅壓阻計和聚偏氟乙烯(PVDF)傳感器，現有技術中水下流體內部沖擊波壓力的測試往往采用PCB系列壓力傳感器。由于近場流體介質狀態復雜，沖擊波壓力衰減迅速，測試信號會受到許多方面的干擾，而且PCB系列壓力傳感器不易安裝，由此會造成不可避免的測試誤差。綜上所述，現有技術中僅采用壓力測試得到的近場沖擊波的時間衰減常數是不準確的。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了水下爆炸近場沖擊波時間常數測試系統及方法，能夠支持水下爆炸近場的氣泡與沖擊波的聯合測試，實現了對水中爆炸近場沖擊波時間常數的測試。

本發明提供的水下爆炸近場沖擊波時間常數測試系統，包括：水箱、裝配板、連接板、支撐定位網架、PVDF傳感器組、信號調理儀、高頻數據采集儀、上位機、待測炸藥、第一高速攝像機、第二高速攝像機、雷管及同步觸發裝置；

其中，所述水箱的側壁上對稱開設兩個透明耐壓的觀察窗；

所述支撐定位網架用于將所述待測炸藥的初始位置限定在所述水箱的幾何中心，所述支撐定位網架固定于所述水箱的頂部開口的中間位置；所述連接板由開設在所述支撐定位網架中間位置的凹槽限位，并與所述支撐定位網架固定連接；

所述裝配板用于固定所述待測炸藥及所述PVDF傳感器組，所述裝配板的一端與所述連接板固定連接，所述裝配板的另一端的中心開設通孔A；雷管裝配桿為中空結構，所述雷管裝配桿的一端通過通孔與所述裝配板固定連接，所述雷管裝配桿的另一端中心開設凹槽，所述雷管固定在所述雷管裝配桿的凹槽內，所述雷管的雷管線穿過所述雷管裝配桿及所述通孔A延伸至所述水箱之外；所述待測炸藥固定在所述雷管上；所述雷管與所述同步觸發裝置連接，所述同步觸發裝置與所述上位機連接；

所述裝配板上所述通孔A的周圍開設多個非直線交錯排列的貫通方孔，傳感器裝配板的第一端與所述貫通孔配合將所述傳感器裝配板固定在所述裝配板同側；所述PVDF傳感器組中的傳感器分別固定于所述傳感器裝配板的第二端的面向所述通孔A一側；所述PVDF傳感器組依次與所述信號調理儀、所述高頻數據采集儀和所述上位機連接；

所述第一高速攝像機及所述第二高速攝像機均放置于所述水箱的同一觀察窗前，所述第一高速攝像機及所述第二高速攝像機的拍攝中心位置與所述待測炸藥的中心位于同一高度水平面；所述第二高速攝像機放置于所述第一高速攝像機與所述水箱之間；所述第一高速攝像機及所述第二高速攝像機分別與所述同步觸發裝置及所述上位機連接。

進一步地，所述觀察窗采用透明亞克力材料板制作，所述觀察窗的厚度根據所述待測炸藥的爆炸強度設定。

進一步地，所述觀察窗的厚度為20mm～30mm。