一种适用于内爆炸作用场的振动信号滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于内爆炸作用场的振动信号滤波器，属于毁伤评估技术领域，装置包括带卡齿的安装座1、柔性管2、传感器预紧装置3和压力传感器4。传感器通过预紧装置与柔性管一端紧密连接，柔性管的另一端与带卡齿的安装座紧密连接，带卡齿的安装座是中心通孔、内部卡齿能伸缩的管螺纹，卡齿用于固定柔性管的位置，以便控制柔性管下端面与内爆炸装置内壁壁面的相对位置。本发明专利技术用柔性管隔离壁面的振动，使得壁面的振动无法传递到传感器上，从而消除振动对冲击波压力信号的影响，解决了振动信号对内爆炸冲击波压力信号干扰大，难以获取准确完整的冲击波压力波形的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于内爆炸作用场的振动信号滤波器本专利技术属毁伤评估
，具体涉及一种冲击波振动信号滤波器，特别是一种适用于内爆炸作用场的滤除冲击波振动信号滤波器。
技术介绍
炸药装药在密闭环境爆炸时，壁面压力传感器面临高冲击、大变形的恶劣工况，尤其温压炸药在舱室内爆炸时还会产生持续时间较长的强烈的壁面振动，这都给壁面压力传感器的测试精度带来了很大的影响。并且内爆炸产生的压力效应分为两种：冲击波效应和准静态压力效应。冲击波效应是前驱波阵面压力急剧上升和衰减的过程，准静态压力效应则是由于爆炸产生的高温高压及大量气体产物向外扩张膨胀受到密闭空间约束形成的，空间内压力相对缓慢的上升并稳定到某一较低压力的过程。想要同时准确获取冲击波压力和准静态压力的变化过程，需要一种能隔振并且对高频和低频都有较好响应的压力测试装置。专利“ZL201210286595.2爆炸场冲击波超压滤波器”采用了一种加装了具有螺旋状传压管道的冲击波滤波器的压力传感器进行准静态压力的测量，传压管是位于螺旋杆外径上螺旋上升的凹槽，螺旋角为30°，凹槽宽度为2mm，深度为0.4mm，如图1所示。这种结构能够滤掉冲击波压力的高频分量，使低频的冲击波压力传输到压力传感器的敏感面，实现在密闭环境下测量爆炸准静态压力峰值的功能，但是这种滤波器结构存在两点需改进之处：1、这种滤波器无法过滤振动信号，而舱室内爆炸会产生持续时间较长的强烈的壁面振动，明显的振动信号干扰使得传感器无法获取准确的冲击波压力波形；2、滤掉冲击波压力的高频分量后只能用于测量准静态压力，无法获取完整的冲击波压力波形。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，本专利技术提出了一种适用于内爆炸作用场的振动信号滤波器，用柔性管隔离壁面的振动，使得壁面的振动无法传递到传感器上，从而消除振动对冲击波压力信号的影响，实现获取准确完整的冲击波压力曲线的目的。为解决上述技术问题，本专利技术提供的内爆炸作用场的振动信号滤波器(如图2所示)包括带卡齿的安装座、柔性管、传感器预紧装置和压力传感器。其中：所述的带卡齿的安装座是中心通孔、内部卡齿能伸缩的管螺纹，卡齿用于固定柔性管的位置，以便控制柔性管下端面与内爆炸装置内壁壁面的相对位置。所述的柔性管为内径Φ5mm、外径Φ10mm的钢丝橡胶管。为了尽量使装置简便易装卸，柔性管应与传感器直接紧密连接，由于传感器的测压面直径为5.5mm，因此柔性管的内径应略小于5.5mm。综合考虑内外径的尺寸和隔振性能，初步将柔性管材质定为聚氨酯软管或钢丝橡胶管。聚氨酯软管的最大工作压力仅为1MPa，而内径Φ5mm、外径Φ10mm的钢丝橡胶管的最大工作压力可达到6MPa，6MPa的压力极限能满足测试要求，并且可通过增加钢丝的层数或橡胶的厚度来增加最大工作压力。因此最终选择内径Φ5mm、外径Φ10mm的钢丝橡胶管作为柔性管。所述的传感器预紧装置由四部分组成：①外螺纹，上端开有Φ10mm孔，下端开有Φ7mm孔，中间预留凸台；②预紧锥；③与预紧锥配合的预紧环；④与外螺纹配合的内螺纹。外螺纹中间的凸台用于抵住连接了压力传感器的柔性管的端面，与内螺纹配合使预紧锥和预紧环紧密扣住柔性管与压力传感器的连接处。本专利技术的有益效果为：本专利技术提出的一种适用于内爆炸作用场的冲击波振动信号滤波器，实现了传感器与安装座的柔性连接，阻止了壁面振动向传感器的传递，消除了振动对冲击波压力信号的影响，实现了对壁面冲击波压力准确完整的描述。有益效果体现在以下两个方面。(1)在舱室内爆炸环境下采用柔性连接消除了振动对冲击波压力信号的影响，测量数据的误差较小，实现了对壁面冲击波压力波形的准确描述；(2)在消除振动干扰的基础上能准确描述冲击波超压峰值和准静态压力，获取了完整的冲击波压力波形。附图说明图1是对比文件“ZL201210286595.2爆炸场冲击波超压滤波器”剖面示意图；图2是本专利技术的适用于内爆炸作用场的振动信号滤波器剖面示意图；图3是未采用本专利技术的内爆炸冲击波超压测试曲线；图4是采用本专利技术的内爆炸冲击波超压测试曲线；图5是圆筒型双室装置结构原理图。下面结合附图及优选的实施例对本专利技术作进一步的详述。具体实施方式下面结合附图及优选实施例对本专利技术作进一步的详述。如图2所示，本专利技术的优选实施例是一种适用于内爆炸作用场的振动信号滤波器，由带卡齿的安装座1、柔性管2、传感器预紧装置3和压力传感器4构成。其中：带卡齿的安装座1是中心通孔、内部卡齿能伸缩的管螺纹，卡齿用于固定柔性管的位置，以便控制柔性管下端面与内爆炸装置内壁壁面的相对位置。柔性管2为内径Φ5mm、外径Φ10mm的钢丝橡胶管，柔性管上端通过预紧装置与压力传感器测压面连接，下端与安装座连接。可通过调节柔性管的长度调整冲击波波形的上升沿。传感器预紧装置3由四部分组成：①外螺纹，上半部分开有Φ10mm孔，下半部分开有Φ7mm孔，中间预留宽度为0.5mm的凸台；②预紧锥；③与预紧锥配合的预紧环；④与外螺纹配合的内螺纹。外螺纹内部的凸台用于抵住连接了压电传感器的柔性管的端面，与内螺纹配合使预紧锥和预紧环紧紧扣住柔性管与压力传感器的连接处。本专利技术的内爆炸作用场的振动信号滤波器，其工作流程如下：高压气体从柔性管的下端面进入柔性管内，通过柔性管后作用于压力传感器敏感面，压力传感器受到压力作用后输出压力信号。冲击产生的振动无法通过柔性管传递到压力传感器上，因此压力传感器输出的信号是准确完整的冲击波压力变化曲线。申请人采用本专利技术的振动信号滤波器与压电型压力传感器组成的测试组件，在圆筒型双室装置进行了某温压炸药爆炸试验的冲击波压力曲线测试，试验炸药重量80g，选用PCB公司的M113压电型压力传感器测量。圆筒型双室装置如图5所示，由两段无鏠钢管通过法兰盘连接组成，每段无缝钢管的内径795mm、壁厚12mm、长度1670mm；在法兰盘之间夹持薄板，形成双室结构，双室结构的两端由法兰盘密封。图3是M113型压力传感器测量的冲击波压力曲线，图4是采用本专利技术与M113型压力传感器组件测试得到的冲击波压力曲线。单独的压力传感器测量得到的冲击波压力曲线有较大振荡，会引起冲量计算较大的误差，而振动信号滤波器与压力传感器的组件测试得到的冲击波压力波形的震荡明显降低，且毛刺较少，这种差别在冲击波压力曲线的下降段体现得更加明显，这说明本专利技术的振动信号滤波器具有较好的隔振性能。图3冲击波压力峰值为3.432MPa，图4冲击波压力峰值为3.282MPa，两种方式所测压力峰值相差约4.37％，说明本专利技术不影响冲击波压力峰值测量的准确性；进入准静态压力阶段后，未安装滤波器的传感器测得信号的震荡幅度略有降低，准静态压力值为0.344MPa，在安装了振动信号滤波器的压力传感器测得的准静态压力为0.332MPa，两种方式测得的准静态压力相差约3.49％，故本专利技术不影响准静态压力测试的准确性。从分析结果和测试结果可以看出，本专利技术提出的适用于内爆炸作用场的振动信号滤波器，在舱室内爆炸环境下消除了振动对冲击波压力信号的影响，测量数据的误差较小，在消除振动干扰的基础上能准确描述冲击波超压峰值和准静态压力，获取了完整的冲击波压力波形。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于内爆炸作用场的振动信号滤波器，包括带卡齿的安装座(1)、柔性管(2)、传感器预紧装置(3)和压力传感器(4)；所述柔性管(2)上端通过传感器预紧装置(3)与压力传感器(4)测压面连接，传感器预紧装置(3)的外螺纹内部的凸台用于抵住连接了压力传感器(4)的柔性管(2)的上端面，与内螺纹配合使预紧锥和预紧环紧紧扣住柔性管(2)与压力传感器(4)的连接处，柔性管(2)的下端与带卡齿的安装座(1)连接；所述带卡齿的安装座(1)是中心通孔、内部卡齿能伸缩的管螺纹，卡齿用于固定柔性管(2)的位置；所述柔性管(2)是内径Φ5mm、外径Φ10mm的钢丝橡胶管，可通过调节柔性管(2)的长度调整冲击波波形的上升沿；所述传感器预紧装置(3)由四部分组成：①外螺纹，上半部分开有Φ10mm孔，下半部分开有Φ7mm孔，中间预留宽度为0.5mm的凸台；②预紧锥；③与预紧锥配合的预紧环；④与外螺纹配合的内螺纹。

【技术特征摘要】
1.一种适用于内爆炸作用场的振动信号滤波器，包括带卡齿的安装座(1)、柔性管(2)、传感器预紧装置(3)和压力传感器(4)；所述柔性管(2)上端通过传感器预紧装置(3)与压力传感器(4)测压面连接，传感器预紧装置(3)的外螺纹内部的凸台用于抵住连接了压力传感器(4)的柔性管(2)的上端面，与内螺纹配合使预紧锥和预紧环紧紧扣住柔性管(2)与压力传感器(4)的连接处，柔性管(2)的下端与带卡齿的安装座(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王梓昂，李芝绒，袁建飞，潘文，张玉磊，
申请(专利权)人：西安近代化学研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61