【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于一种冲击波测量装置及测量方法，尤其涉及一种可同时测量空气中冲击波超压峰值和比冲量的测量装置及测量方法。
技术介绍
1、爆破类弹药在现代弹药体系中仍占据非常大的比例，准确预测爆炸空气冲击波的毁伤能力是爆破类弹药鉴定试验的重要工作。空气冲击波的主要参数有超压峰值、正压作用时间和冲量，其中超压峰值和比冲量是评估冲击波毁伤威力的关键参数，是现有冲击波损伤准则的主要输入参数。
2、国内外学者在大量实验的基础上总结了许多基于超压峰值和冲量的毁伤判据，现有的冲击波毁伤准则主要有超压准则，冲量准则和超压-冲量准则。超压-冲量毁伤准则是基于冲击波超压和比冲量的一种毁伤准则，相比于超压或冲量准则，具有考虑全面、评价准确和适用广泛的优点(王芳，“超压-冲量”毁伤准则及其等毁伤曲线研究，弹箭与制导学报，第23卷第2期，2003年1月第126页)。在超压-冲量毁伤准则的基础上，通过测量当地冲击波的超压峰值和冲量即可评估冲击波对人员、车辆、建筑等目标的毁伤程度，进而评估武器弹药的杀伤威力。目前对空气冲击波的测量方法主要有电测法、高速纹影法、等效测量法、生物效应法等。电测法基于敏感元件的压电或压阻效应将冲击波压力转化为电信号，然后通过信号调理电路将信号输出到记录仪中。根据敏感元件的测量原理，电测传感器可分为压电式传感器和压阻式传感器，根据信号记录方式，电测传感器又可分为引线式、存储式和遥感式。由于电测法可以测得冲击波的压力时程曲线，数据信息丰富，被广泛应用于冲击波的测试中。但电测法存在容易产生寄生输出、数据处理复杂、布设困难、成本昂
3、综上，目前现有的冲击波测量方法中，能够获得爆炸冲击波相对丰富的信息参数的测量方法存在着安装复杂、成本高、易受测试环境干扰的问题，例如电测法；而安装相对简单、测试成本较低、抗环境干扰能力较强的测试方法难以同时反演冲击波的超压峰值和冲量，不能通过“超压-冲量”准则对冲击波的毁伤威力进行准确评估。
4、如何综合上述测量方法的优点，实现对空气爆炸冲击波毁伤威力的高效准确评估是领域技术人员极为关注的主要问题。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于风量计的冲击波测量装置及测量方法，解决目前测量装置布设困难、易受环境干扰、数据处理复杂、成本较高等问题，具有安装简单，可重复使用，获取冲击波信息丰富等特点，可用于对空气中爆炸冲击波的超压峰值和比冲量的快速准确测量。
2、本专利技术的技术方案是：
3、本专利技术基于风量计的冲击波测量装置整体呈圆柱状，由衰减管、风量计、通风仓组成。风量计由叶轮式探头和信号采集仪组成。定义衰减管装配风量计的一端为右端，远离风量计的一端为左端。衰减管、叶轮式探头、通风仓从左至右同轴装配，叶轮式探头通过信号线与信号采集仪相连，信号采集仪位于衰减管和通风仓外部的任意位置，只要能与探头进行信号沟通即可。
4、衰减管采用硬质金属制备，硬质金属要求屈服强度σ1>100mpa；衰减管整体为分段内径不等的圆筒，外直径为d1，30mm<d1<300mm。衰减管右端外侧壁刻有外螺纹，外螺纹长度为l1，10mm<l1<20mm。衰减管1按内径不同分为四段，从左向右分别记为第一段、第二段、第三段和第四段。第一段内直径为d1，5mm<d1<d1/2mm，第一段长度为l11，1mm<l11<500mm。第二段内径从左到右线性增加，第二段最左端内径为d2，d2＝d1，第二段最右端内径为d3，1.5d1<d3<d1-5mm，第二段长度为l12，(d3-d2)/2cot10°<l12<(d3-d2)/2cot60°。第三段内直径为d4，d4＝d3，第三段长度为l13，10mm<l13<500mm。第四段内直径为d5，5mm<d5<d4，第四段长度为l14，10mm<l14<30mm。第四段的中心嵌套有风量计的叶轮式探头。
5、风量计采用分体叶轮式风量传感器(例如邯郸市腾宇电子科技有限公司生产的型号为fm-w-fs的微型管道风速传感器)，可以测量的最小风速要求小于1m/s，可测量的最大风速要求大于10m/s，测量分辨率小于0.2m/s。风量计由叶轮式探头和信号采集仪组成，叶轮式探头和信号采集仪通过信号线相连。叶轮式探头感应到风速后带动叶轮的转动，将叶轮转动圈数以电脉冲的形式输出到信号采集仪中。信号采集仪将叶轮式探头输出的电脉冲转化为风速信号，并将不同时刻对应的瞬时风速存储下来，信号采集仪要求对电脉冲的采样频率大于100hz。叶轮式探头整体呈圆柱状，最大直径为d6，d6<d4，长度为l2，l2<l13。叶轮式探头同轴装配于衰减管的第四段中，通过螺丝与衰减管的第四段内壁紧固。信号线一端与叶轮式探头相连，一端穿过通风仓的中心通孔与信号采集仪相连。
6、通风仓采用硬质金属制备，要求屈服强度σ2>100mpa；通风仓外形为圆柱体，直径为d2，满足d1+5mm<d2<d1+20mm，通风仓长度为l31，40mm<l31<300mm。通风仓左端被挖去一个圆柱体，被挖去圆柱体的直径为d7，d7＝d1，长度为l32，满足l31-25mm<l32<l31-1mm。通风仓左端内侧壁刻有内螺纹，内螺纹长度为l2，l2＝l1。通风仓右端面挖有5个圆形通孔用于信号线穿过或通风，通风仓右端面中心布置中心通孔，以中心通孔为基点，以90°为单位环向布置4个通孔(令为第二通孔，第三通孔，第四通孔，第五通孔)。5个通孔的直径均为d8，d8＝0.1d2，中心通孔与周围环向布置的4个通孔距离为l33，l33＝6d8。通风仓通过内螺纹连接到衰减管的第四段上。
7、采用基于风量计的冲击波测量装置对空中爆炸的冲击波进行测量的方法是：
8、第一步，借鉴空气激波管技术(张大有，激波管在压力传感器动态性能校准和实验上的应用，宇航计测技术，第24卷第4期，2004年8月第24页-第27页)对基于风量计的冲击波测量装置进行标定，即建立基于风量计的冲击波测量装置的超压峰值转化方程和比冲量转化方程。方法是：
9、1.1令实验次数n＝1，令总实验次数为n，n为正整数，n≥5本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于风量计的冲击波测量装置，其特征在于基于风量计的冲击波测量装置整体呈圆柱状，由衰减管(1)、风量计(2)、通风仓(3)组成；风量计(2)由叶轮式探头(21)和信号采集仪(22)组成；定义衰减管(1)装配风量计(2)的一端为右端，远离风量计(2)的一端为左端；衰减管(1)、叶轮式探头(21)、通风仓(3)从左至右同轴装配，叶轮式探头(21)通过信号线与信号采集仪(22)相连，信号采集仪(22)位于衰减管(1)和通风仓(3)外部的任意位置，与探头21进行信号沟通；
2.如权利要求1所述的一种基于风量计的冲击波测量装置，其特征在于所述衰减管(1)的外直径D1满足30mm<D1<300mm；衰减管(1)右端外侧壁刻的外螺纹长度L1满足10mm<L1<20mm；第一段内直径d1满足5mm<d1<D1/2，第一段长度l11满足1mm<l11<500mm；第二段最右端内径d3满足1.5d1<d3<D1-5mm，第二段长度l12满足(d3-d2)/2cot10°<l12<(d3-d2)/2cot60°；
3.如权利要求1所述的一种基于风量计的冲击波测量装置，其特征在于所述风量计(2)要求测量的最小风速小于1m/s，测量的最大风速大于10m/s，测量分辨率小于0.2m/s；信号采集仪(22)要求对电脉冲的采样频率大于100Hz；叶轮式探头(21)最大直径d6<d4，长度l2<l13。
4.如权利要求1所述的一种基于风量计的冲击波测量装置，其特征在于所述通风仓(3)的外直径D2满足D1+5mm<D2<D1+20mm，通风仓(3)长度l31满足40mm<l31<300mm；通风仓(3)右端面厚度为1～25mm，通风仓(3)右端面中心布置中心通孔(31)，以中心通孔(31)为基点，以90°为单位环向布置第二通孔(32)，第三通孔(33)，第四通孔(34)，第五通孔(35)；5个通孔的直径d8＝0.1D2，中心通孔(31)与周围环向布置的4个通孔距离l33＝6d8；通风仓(3)内部空仓的长度l32满足l31-25mm<l32<l31-1mm。
5.如权利要求1所述的一种基于风量计的冲击波测量装置，其特征在于所述制备衰减管(1)的硬质金属要求屈服强度σ1>100MPa；所述制备通风仓(3)的硬质金属要求屈服强度σ2>100MPa。
6.一种采用如权利要求1所述的基于风量计的冲击波测量装置对冲击波进行测量的方法，其特征在于包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的采用基于风量计的冲击波测量装置对冲击波进行测量的方法，其特征在于1.1步所述总实验次数N为大于等于5的正整数。
8.如权利要求6所述的采用基于风量计的冲击波测量装置对冲击波进行测量的方法，其特征在于1.2步所述壁面式压力传感器要求量程大于50MPa，上升时间小于4μs，所述激波管要求最大阶跃压力大于3.1MPa，管道直径大于D1；所述钢板厚度要求大于5mm。
...【技术特征摘要】
1.一种基于风量计的冲击波测量装置，其特征在于基于风量计的冲击波测量装置整体呈圆柱状，由衰减管(1)、风量计(2)、通风仓(3)组成；风量计(2)由叶轮式探头(21)和信号采集仪(22)组成；定义衰减管(1)装配风量计(2)的一端为右端，远离风量计(2)的一端为左端；衰减管(1)、叶轮式探头(21)、通风仓(3)从左至右同轴装配，叶轮式探头(21)通过信号线与信号采集仪(22)相连，信号采集仪(22)位于衰减管(1)和通风仓(3)外部的任意位置，与探头21进行信号沟通；
2.如权利要求1所述的一种基于风量计的冲击波测量装置，其特征在于所述衰减管(1)的外直径d1满足30mm<d1<300mm；衰减管(1)右端外侧壁刻的外螺纹长度l1满足10mm<l1<20mm；第一段内直径d1满足5mm<d1<d1/2，第一段长度l11满足1mm<l11<500mm；第二段最右端内径d3满足1.5d1<d3<d1-5mm，第二段长度l12满足(d3-d2)/2cot10°<l12<(d3-d2)/2cot60°；第三段长度l13满足10mm<l13<500mm；第四段内直径d5满足5mm<d5<d4，第四段长度l14满足10mm<l14<30mm。
3.如权利要求1所述的一种基于风量计的冲击波测量装置，其特征在于所述风量计(2)要求测量的最小风速小于1m/s，测量的最大风速大于10m/s，测量分辨率小于0.2m/s；信号采集仪(22)要求对电脉冲的采样频率大于100hz；叶轮式...
【专利技术属性】
技术研发人员：林玉亮，梁文，张玉武，梁民族，李翔城，陈荣，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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