一种基于啁啾光纤光栅的紧凑型爆轰速度测量系统技术方案
A compact detonation velocity measurement system based on chirped fiber Bragg gratings
The invention discloses a compact detonation velocity measurement system based on chirped fiber grating, which is especially suitable for speed measurement in the measurement of explosive characteristics of high-energy explosives. The compact measurement system includes a broadband light source, an optical isolator, the first optical coupler, second optical coupler, a third optical coupler, is arranged in a measured linear chirp, chirp grating sensing dynamite matched grating and high-speed photodetector, high-speed I/V conversion circuit, high-speed data acquisition, conversion and DSP processor and optical fiber spectrometer. The explosive detonation velocity can be measured, and the detonation velocity of different types can be measured by adjusting the position of the linear chirped sensing grating. The measurement system adopts compact structure, and it can be used as a portable field detonation velocity measuring device.
【技术实现步骤摘要】
一种基于啁啾光纤光栅的紧凑型爆轰速度测量系统
本专利技术涉及一种基于啁啾光纤光栅的紧凑型爆轰速度测量系统及方法，特别适合于高能炸药爆炸波特性测量中的速度测量领域。
技术介绍
爆轰波是一种在高速化学反应区，高能炸药中传播的一种高温、高压和高速冲击波。在爆炸波、爆炸物的特性和功能的研究中，爆炸过程中的压力测量是一个关键的参数之一。输出压力等级是确定爆炸药物灵敏度参数测试，炸药的灵敏度与其破坏力息息相关。爆炸产生的爆轰波传播的速度一般2-12km/s，在10-100ns内产生的压力最大可达20GPa，并且在几µs之内快速的下降到50%左右，总的爆轰速度测量时间一般在10-30µs之内完成。此时间内称为反应区域，其后的压力减小与爆炸药的扩展特性有关。因此在此小尺度的范围内，其爆炸温度一般处于超高温（3000K），造成巨大的速度波动。在这种高温、高压和高速的极端环境下，准确测量爆轰速度是一个巨大的挑战。传统的爆轰速度测量多采用微波干涉法，然而此方法不能用于金属炸药材料和特殊液体材料中的爆速测量，无法在强电磁干扰环境下测量，并且微波的焦斑尺寸较大造成对速度的测量误差也较大。常...
【技术保护点】
一种基于啁啾光纤光栅的紧凑型爆轰速度测量系统，其特征在于：包括宽带光源（1）、光隔离器（2）、第一光耦合器（3）、第二光耦合器（7）、第三光耦合器（8）、设置在被测炸药（5）上的线性啁啾传感光栅（4）、啁啾匹配光栅（6）、高速光电探测器（9）、高速I/V转换电路（10）、高速数据转换和采集器（11）、DSP处理器（12）和光纤光谱仪（13）；所述宽带光源（1）发出的激光经过光隔离器（2）后进入第一光耦合器（3）中，通过第一耦合器（3）后入射到所述线性啁啾传感光栅（4）上，由线性啁啾传感光栅（4）反射的光信号返回并再次经过第一光耦合器（3）后进入第二耦合器（7）；通过第二光耦...
【技术特征摘要】
1.一种基于啁啾光纤光栅的紧凑型爆轰速度测量系统，其特征在于：包括宽带光源（1）、光隔离器（2）、第一光耦合器（3）、第二光耦合器（7）、第三光耦合器（8）、设置在被测炸药（5）上的线性啁啾传感光栅（4）、啁啾匹配光栅（6）、高速光电探测器（9）、高速I/V转换电路（10）、高速数据转换和采集器（11）、DSP处理器（12）和光纤光谱仪（13）；所述宽带光源（1）发出的激光经过光隔离器（2）后进入第一光耦合器（3）中，通过第一耦合器（3）后入射到所述线性啁啾传感光栅（4）上，由线性啁啾传感光栅（4）反射的光信号返回并再次经过第一光耦合器（3）后进入第二耦合器（7）；通过第二光耦合器（7）后的光信号入射到啁啾匹配光栅（6）上，由啁啾匹配光栅（6）反射的光信号返回并再次通过第二光耦合器（7）后进入第三光耦合器（8）中，从第三光耦合器（8）输出的光信号被分为两路，一路作为参考和标定信号由光纤光谱仪（13）探测，另一路由带宽大于1.5G的光电探测器（10）探测，探测得到的电信号经过高速I/V转换电路（10）、高速数据转换和采集器（11）后进入DSP处理器（12）中，由DSP处理器（12）进行计算后得到爆轰速度。2.如权利要求1所述的基于啁啾光纤光栅的紧凑型爆轰速度测量系统，其特征在于：所述宽带光源（1）为自发辐射近红外光源或半导体近红外光源，波长在1520~1560nm之间，带宽40nm以上。3.如权利要求1所述的基于啁啾光纤光栅的紧凑型爆轰速度测量系统，其特征在于：其特征在于：所述第一光耦合器（3）和第二光耦合器（7）为2输入2输出的2×2结构型的光纤...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱选兵，王高，刘玉存，李传亮，魏计林，武锦辉，李仰军，
申请(专利权)人：太原科技大学，中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14
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