【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及含能材料检测方法，具体是一种基于光纤传感预测注装药凝固过程缺陷的检测方法。
技术介绍
1、随着新军事变革的发展，弹药武器装备正朝着高过载、深侵彻的方向加速发展。作为各类弹药系统的最终毁伤单元，战斗部装药工艺质量优劣很大程度上影响着弹药的爆轰和安全性能。长期以来，为了获得高质量的注装战斗部装药，常通过重复式摸索和破坏性质量检测来确定装药工艺参量，往往具有安全风险高、成本投入大等不足。近年来，国内外学者通过仿真计算的手段对装药工艺与质量进行了模拟，但由于需要大量试验对其验证，因而尚不能大范围推广应用。目前，就注装法装药的战斗部而言，人们对其装药缺陷形成机制缺乏系统的认识，对成型过程缺乏合适的测试手段。因此，建立一种能直接或间接的反映装药凝固过程缺陷情况的测量方法，具有重大的现实意义和应用价值。
2、光纤传感器可用于温度、压力、位移、形变等多种物理量的测量，具有抗电磁干扰性强、耐高温、体积小、适应性高和多通路复用等特点。正是源于光纤传感器自身的优势，其在含能材料领域的应用逐渐得到了国内外学者们的重视，现已被用于炸药爆炸过程爆速的测量、注装火炸药温度场和应力应变场的监测、固体推进剂装药热力响应研究。可以看出，本领域现有研究仅限于物理量的简单测量。
3、基于此，有必要专利技术一种基于光纤传感预测注装药凝固过程缺陷的检测方法，可以利用基于光纤传感器所测物理量，通过分析物理量和工艺参量之间的关系、确定影响规律，进而得到一种间接预测产品特性的方法，如缺陷（缩孔、裂纹、间隙）预测方法，储存温度区间预测方法，保
4、本检测方法应用于注装药凝固过程缺陷的预测，通过光纤法测得的物理量绘制凝固界面迁移分布图和全时域应变变化曲线图，交叉对比分析，以预测存在缺陷类型和位置。本检测方法的应用不仅可以加深人们对装药工艺过程参量与成型缺陷关系的了解，还可以达到提前质量预警、降低成本和风险可控的目的。本检测方法除用于注装药凝固过程缺陷的预测外，也可用于成型战斗部在温度冲击过程和长期贮存过程健康情况预测。
技术实现思路
1、本专利技术为了预测注装药凝固过程中的缺陷，提供了一种基于光纤传感预测注装药凝固过程缺陷的检测方法。
2、本专利技术是采用如下技术方案实现的：
3、一种基于光纤传感预测注装药凝固过程缺陷的检测方法，所述方法是采用如下步骤实现的：
4、s1：注装药控制凝固测试系统的准备；所述注装药控制凝固测试系统包括熔铸装药装置、安装于熔铸装药装置的装药模具、安装于装药模具内部的光纤传感器组和与光纤传感器组连接的信号解调测试装置。
5、s2：设置凝固工艺参数，浇注注装药；所述凝固工艺参数包括冒口温度、冒口保温时长、模具预热温度、浇注后保温时长和降温方式。
6、s3：通过光纤传感器组，收集注装药凝固过程中的全时域光纤传感物理量；所述全时域光纤传感物理量为中心波长变化量，所述中心波长变化量为实时中心波长与初始中心波长之间的差值。
7、s4：根据s3收集的全时域光纤传感物理量，绘制凝固界面迁移分布图和全时域应变变化曲线图。
8、s5：结合凝固界面迁移分布图，分析全时域应变变化曲线图，确定注装药凝固过程的缺陷类型和位置。
9、进一步地，s1中，所述装药模具包括开合模具和设置于开合模具上的冒口。
10、所述熔铸装药装置包括恒温槽、可升降的水浴锅、抽真空装置和热风机。其中，所述水浴锅安装于所述恒温槽；所述开合模具的中下部嵌于所述水浴锅内；所述抽真空装置与所述冒口连通；所述热风机的出风口设置有正对所述冒口的热风罩。
11、进一步地，s1中，所述光纤传感器组包括沿开合模具的径向等距离分布且沿开合模具的轴向放置的n个温度光纤传感器和一一对应地固定连接于n个温度光纤传感器的n个应变光纤传感器；每个温度光纤传感器上设置有沿温度光纤传感器的延伸方向等距离分布的m个温度测试位点；每个应变光纤传感器上设置有沿应变光纤传感器的延伸方向等距离分布的m个应变测试位点；而且，m个所述温度测试位点的位置和m个所述应变测试位点一一对应地沿开合模具的径向正对；其中，n、m相同或不同，分别独立的选自大于或等于2的正整数。
12、所述信号解调测试装置包括中心波长解调仪和数据记录设备；其中，所述中心波长解调仪被配置为将所述应变光纤传感器收集的全时域光纤传感物理量转换为应变量，将所述温度光纤传感器收集的全时域光纤传感物理量转换为温度值；所述数据记录设备被配置为记录、存储所述应变量和所述温度值。
13、进一步地，s2中，注装药的质量为4.5kg；浇注时长为20s~40s；浇注时注装药温度为105±5℃。
14、所述凝固工艺参数中，所述冒口温度的控制、所述冒口保温时长的控制均是通过热风机来实现的；所述冒口温度为100±3℃；所述冒口保温时长为150min~350min。
15、所述恒温槽为高低温一体恒温循环槽；所述浇注时模具温度的控制、所述浇注后保温时长的控制和所述降温方式的实现均是通过所述高低温一体恒温循环槽来实现的；所述浇注时模具温度为50℃~95℃；所述浇注后保温时长为0min~30min；所述降温方式为连续冷却降温、等温冷却降温或控制冷却降温；所述连续冷却降温的降温速率为0.1℃/min、0.2℃/min或0.3℃/min；所述等温冷却降温方式和所述控制冷却降温方式中，恒温槽的温度为40℃~60℃。
16、进一步地，s3中，所述初始中心波长为室温下测得的中心波长。
17、进一步地，s4中，所述凝固界面迁移分布图为凝固时间随位置变化的三维图，其中，所述凝固时间为注装药到达设定温度所需的时间。所述全时域应变变化曲线图为测试点处应变随时间变化的变化曲线图。
18、进一步地，s4中，绘制全时域应变变化曲线图时，应变值是根据补偿的中心波长变化量计算得到的；应变值与所述补偿的中心波长变化量的关系为：
19、s=(w-wl0-(w-wl0)t×kt1/kt2)/ks1
20、式中，s为应变；w为实时中心波长；wl0为初始中心波长；w-wl0为应变光纤传感器测得的中心波长变化量；(w-wl0)t为温度光纤传感器测得的中心波长变化量；kt1为应变光纤传感器的温度灵敏度系数，通过对应变光纤传感器进行系数标定而得到，kt1的取值范围为8.77811~11.32196 pm/℃；kt2为温度光纤传感器的温度灵敏度系数，通过对温度光纤传感器进行系数标定而得到，kt2的取值范围为8.77811~11.32196 pm/℃；ks1为应变光纤传感器的应变灵敏度系数，通过对应变光纤传感器进行系数标定而得到，ks1的取值范围为0.96885~1.02842 pm/με。
21、进一步地，s5中，所述注装药凝固过程的缺陷类型包括缩孔、缩松和横向裂纹。
22、缩孔的判断方法为：在应变变化曲线图的液固相本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于光纤传感预测注装药凝固过程缺陷的检测方法，其特征在于：所述方法是采用如下步骤实现的：
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感预测注装药凝固过程缺陷的检测方法，其特征在于：S1中，所述装药模具包括开合模具和设置于开合模具上的冒口；
3.根据权利要求2所述的一种基于光纤传感预测注装药凝固过程缺陷的检测方法，其特征在于：S1中，所述光纤传感器组包括沿开合模具的径向等距离分布且沿开合模具的轴向放置的N个温度光纤传感器和一一对应地固定连接于N个温度光纤传感器的N个应变光纤传感器；每个温度光纤传感器上设置有沿温度光纤传感器的延伸方向等距离分布的M个温度测试位点；每个应变光纤传感器上设置有沿应变光纤传感器的延伸方向等距离分布的M个应变测试位点；而且，M个所述温度测试位点的位置和M个所述应变测试位点一一对应地沿开合模具的径向正对；其中，N、M相同或不同，分别独立的选自大于或等于2的正整数；
4.根据权利要求2所述的一种基于光纤传感预测注装药凝固过程缺陷的检测方法，其特征在于：S2中，注装药的质量为4.5kg；浇注时长为20s~40s；浇注时注装药
5.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感预测注装药凝固过程缺陷的检测方法，其特征在于：S3中，所述初始中心波长为室温下测得的中心波长。
6.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感预测注装药凝固过程缺陷的检测方法，其特征在于：S4中，所述凝固界面迁移分布图为凝固时间随位置变化的三维图，其中，所述凝固时间为注装药到达设定温度所需的时间；所述全时域应变变化曲线图为测试点处应变随时间变化的变化曲线图。
7.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感预测注装药凝固过程缺陷的检测方法，其特征在于：S4中，绘制全时域应变变化曲线图时，应变值是根据补偿的中心波长变化量计算得到的；应变值与所述补偿的中心波长变化量的关系为：
8.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感预测注装药凝固过程缺陷的检测方法，其特征在于：S5中，所述注装药凝固过程的缺陷类型包括缩孔、缩松和横向裂纹；
...【技术特征摘要】
1.一种基于光纤传感预测注装药凝固过程缺陷的检测方法，其特征在于：所述方法是采用如下步骤实现的：
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感预测注装药凝固过程缺陷的检测方法，其特征在于：s1中，所述装药模具包括开合模具和设置于开合模具上的冒口；
3.根据权利要求2所述的一种基于光纤传感预测注装药凝固过程缺陷的检测方法，其特征在于：s1中，所述光纤传感器组包括沿开合模具的径向等距离分布且沿开合模具的轴向放置的n个温度光纤传感器和一一对应地固定连接于n个温度光纤传感器的n个应变光纤传感器；每个温度光纤传感器上设置有沿温度光纤传感器的延伸方向等距离分布的m个温度测试位点；每个应变光纤传感器上设置有沿应变光纤传感器的延伸方向等距离分布的m个应变测试位点；而且，m个所述温度测试位点的位置和m个所述应变测试位点一一对应地沿开合模具的径向正对；其中，n、m相同或不同，分别独立的选自大于或等于2的正整数；
4.根据权利要求2所述的一种基于光纤传感预测注装药凝固过程缺陷的检测方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡菲，袁俊明，刘玉存，柴涛，王建华，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：
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