基于水下爆炸的电容式瞬态压力测试装置及其测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于水下爆炸的电容式瞬态压力测试装置及其测试方法，其中该测试装置包括：储能电容，所述储能电容的电荷量随受到的压力增大而减少；电源模块，用于对所述储能电容进行充电；示波器，用于测定所述储能电容的电荷量；数据处理模块，用于计算储能电容受到的压力值；其测试方法步骤如下：S1：将储能电容和主发药包间隔固定在框架上并放入水下；S2：控制电源模块对储能电容进行充电；S3：控制示波器对储能电容的初始电荷量进行测定；S4：控制主发药包的引爆，并确定储能电容的电荷量变化值；S5：通过储能电容压力修正系数的确定得到压力计算公式，计算出水下爆炸冲击压力的大小。本发明专利技术可以实现爆炸冲击近距离的测试试验。验。验。

【技术实现步骤摘要】
基于水下爆炸的电容式瞬态压力测试装置及其测试方法


[0001]本专利技术涉及压力测试
，尤其涉及基于水下爆炸的电容式瞬态压力测试装置及其测试方法。

技术介绍

[0002]与静力学试验相比，由于爆炸冲击等产生的动载荷具有瞬态性，目前对此冲击压力的测试方式通常使用电测法进行测量。电测法的传感器主要以猛铜传感器、石英压电传感器、电阻传感器和PVDF传感器等为主。
[0003]目前对于水下爆炸冲击波压力的测量来说，主要采用ICP型电气石压电传感器，此型传感器的工作原理是，传感器受到瞬态冲击时内部会产生电荷，产生的电荷量与压力的大小具有一定的函数关系，通过数据采集系统将产生的电荷换算成冲击压力。但是对于该传感器来说，成本费用较高，且由于爆炸具有毁伤性，所以传感器中心与炸药包布置的距离较远，一般要求40cm以上。

技术实现思路

[0004]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了基于水下爆炸的电容式瞬态压力测试装置及其测试方法，具有操作系统简单，测试量程范围较大，成本费用低廉，可以实现爆炸冲击近距离的测试试验。
[0005]本专利技术提出的基于水下爆炸的电容式瞬态压力测试装置，包括：
[0006]储能电容，所述储能电容的电荷量随受到的压力增大而减少；
[0007]电源模块，用于对所述储能电容进行充电；
[0008]示波器，用于测定所述储能电容的电荷量；
[0009]数据处理模块，用于将所述示波器检测的电容变化量换算为储能电容受到的压力值。
[0010]优选地，该装置的控制电路包括开关K，通过开关K与1端连通以实现电源模块对储能电容的充电，或通过开关K与2端连通以实现示波器对储能电容的电荷量的测定。
[0011]优选地，所述储能电容为液态铝电解电容器，且所述液态铝电解电容器外侧包裹有保护层。
[0012]优选地，所述保护层为绝缘橡胶。
[0013]本专利技术提出的上述基于水下爆炸的电容式瞬态压力测试装置的测试方法，方法步骤如下：
[0014]S1：将储能电容和主发药包间隔固定在框架上并放入水下；
[0015]S2：将开关K与电路的1端连通，并控制电源模块对储能电容进行充电；
[0016]S3：将开关K与电路的2端连通，并控制示波器对储能电容的初始电荷量进行测定；
[0017]S4：控制主发药包的引爆，并通过示波器测定储能电容受爆炸冲击压力后的波形变化以确定在此爆炸情况下储能电容的电荷量变化值；
[0018]S5：通过数据处理模块将S4中测得的电荷量变化值带入压力计算公式进行计算，确定水下爆炸冲击压力的大小。
[0019]优选地，所述S1中储能电容与主发药包的间隔为0.08
‑
0.30m。
[0020]优选地，所述S5中压力计算公式确定的方法步骤如下：
[0021]S51：通过ICP型传感器测得该主发药包在间隔40cm以上时水下爆炸产生的冲击波压力峰值，并拟合出冲击波压力峰值P
m
、主发药包的重量Q、传感器至主发药包中心的距离R的经验公式；
[0022]S52：根据S4中储能电容和主发药包中心的不同距离测得的电荷量变化值与S51中预测的冲击波压力峰值进行拟合，确定拟合公式。
[0023]优选地，所述S51中的经验公式为：
[0024]P
m
＝48.99(Q
1/3
/R)
1.45
。
[0025]本专利技术的有益技术效果：
[0026]本专利技术的储能电容的电荷量在受到压力时会减少，从而可以通过构建电荷量减少量与压力的对应关系，实现水下爆炸时冲击压力的测量，且本专利技术的储能电容与现有的传感器来说成本更加低廉，且能够实现爆炸冲击近距离的测试试验；本专利技术通过对压力修正系数及压力计算公式的确认，通过对储能电容的电荷减少量的测定实现了水下爆炸冲击压力的精确测量。
附图说明
[0027]图1为本专利技术提出的基于水下爆炸的电容式瞬态压力测试装置的结构示意图；
[0028]图2为本专利技术提出的储能电容和主发药包的安装结构示意图；
[0029]图3为本专利技术提出的储能电容与主发药包间隔0.15m时的受压时的波形图；
[0030]图4为本专利技术提出的储能电容的电荷减少量与压力的关系图。
[0031]图中：1
‑
储能电容、2
‑
电源模块、3
‑
示波器、4
‑
数据处理模块、5
‑
主发药包、6
‑
连接线、7
‑
安装框架。
具体实施方式
[0032]实施例
[0033]参照图1
‑
2，本专利技术提出的基于水下爆炸的电容式瞬态压力测试装置，包括：
[0034]储能电容1，所述储能电容的电荷量随受到的压力增大而减少；该储能电容优选为液态铝电解电容器，对于本实施例来说，选择的储能电容的额定容量为100μF，额定电压25.0V，电容为圆柱体结构，直径4.20mm，高11.29mm，为了减少储能电容在测试过程中被损坏的可能性，同时提高储能电容的测压范围，在储能电容的四周还包裹有0.7mm厚的绝缘橡胶，外层做好防水设计。
[0035]电源模块2，用于对所述储能电容进行充电，本实施例选择直流稳压电源对储能电容进行充电，充电电压为22.5V，充电时间30s，使储能电容内部电压稳定为止，电源模块通过防水抗干扰信号线与储能电容连接；
[0036]示波器3，用于测定所述储能电容的电荷量，本实施的示波器选择MDO3034型号示波器，其同样通过防水抗干扰信号线与储能电容连接；
[0037]数据处理模块4，用于将所述示波器检测的电容变化量换算为储能电容受到的压力值。
[0038]该装置的控制电路包括开关K，通过开关K与1端连通以实现电源模块对储能电容的充电，或通过开关K与2端连通以实现示波器对储能电容的电荷量的测定。
[0039]本专利技术提出的上述基于水下爆炸的电容式瞬态压力测试装置的测试方法，方法步骤如下：
[0040]S1：将储能电容1和主发药包5分别按照0.08m、0.10m、0.15m、0.20m、0.30m的间隔通过连接线6固定在安装框7上，具体连接方式如图2所示，储能电容中心与主发药包中心对齐，然后将布置好的安装框放入爆炸水池一定深度；
[0041]S2：将开关K与电路的1端连通，并控制电源模块对储能电容进行充电；
[0042]S3：将开关K与电路的2端连通，并控制示波器对储能电容的初始电荷量进行测定，其测定的储能电容的初始电压为充电电压22.5V；
[0043]S4：控制主发药包的引爆，并通过示波器测定储能电容受爆炸冲击压力后的波形变化以确定在此爆炸情况下储能电容的电荷量变化值；本实施使用的主发药包为15g的Φ25mm
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27mm的乳化炸药药本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于水下爆炸的电容式瞬态压力测试装置，其特征在于，包括：储能电容，所述储能电容的电荷量随受到的压力增大而减少；电源模块，用于对所述储能电容进行充电；示波器，用于测定所述储能电容的电荷量；数据处理模块，用于将所述示波器检测的电容变化量换算为储能电容受到的压力值。2.根据权利要求1所述的基于水下爆炸的电容式瞬态压力测试装置，其特征在于，该装置的控制电路包括开关K，通过开关K与1端连通以实现电源模块对储能电容的充电，或通过开关K与2端连通以实现示波器对储能电容的电荷量的测定。3.根据权利要求1所述的基于水下爆炸的电容式瞬态压力测试装置，其特征在于，所述储能电容为液态铝电解电容器，且所述液态铝电解电容器外侧包裹有保护层。4.根据权利要求3所述的基于水下爆炸的电容式瞬态压力测试装置，其特征在于，所述保护层为绝缘橡胶。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的基于水下爆炸的电容式瞬态压力测试装置的测试方法，其特征在于，方法步骤如下：S1：将储能电容和主发药包间隔固定在框架上并放入水下；S2：将开关K与电路的1端连通，并控制电源模块对储能电容进行充电；S3：将开关K与电路的2端连通，并控制示波器对储能电容的初始电荷量进行测定；S4：控制主发药包的引爆，并通...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文，张志刚，宋家良，夏光，岳彩新，吴志超，孙晨，黄孟文，周晓红，李强，张阳光，赵昕，
申请(专利权)人：中煤科工集团淮北爆破技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：