【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冲击波流场的测量装置及方法，具体涉及一种用于爆炸波模拟装置出口初始流场的测量装置及方法。
技术介绍
1、爆炸波模拟装置是一种模拟爆炸冲击波的重要实验平台，能够产生并控制冲击波，可用于建筑、车辆等的冲击波毁伤效应研究。爆炸波模拟装置由高压段、过渡段和试验段组成，通过膜片将高压气体和低压气体分隔开，工作时膜片瞬间破裂，高压气体从高压端内流出经过喷管加速后进入试验段。冲击波经过下游出口后，管内气流压力高于环境压力，出口处会产生稀疏波使内外压力平衡，稀疏波会向上游传播，造成管内静压降低、流动加速、冲击波正压作用时间缩短。为了消除出口处稀疏波的影响，常在爆炸波模拟装置出口处设置稀疏波消除装置，控制出口面积，使出口气流压力和环境压力匹配。在研制、考核稀疏波消除装置的过程中，获取爆炸波模拟装置出口处的流场信息十分关键。但是爆炸波模拟装置出口气流状态难以直接观测，需要借助流动显示方法。
2、高速气流和爆炸波模拟装置出口处的稀疏波消除装置相互作用会产生激波、膨胀波、混合层等，纹影和阴影方法对于捕捉激波效果较好，但是难以捕捉到膨胀波和混合层。粒子图像测速技术(piv)是一种非接触式的激光初始流场诊断方法，通过在流场中播撒示踪粒子，利用激光照亮示踪粒子获取流场二维图像。冲击波阵面经过后流场中静止的粒子会获取沿着流动方向的速度，然而示踪粒子只能播撒在试验段内部，播撒在爆炸波模拟装置出口外侧比较困难。而且爆炸波模拟装置不同于普通风洞，工作时间极短(通常为十几毫秒)，目前的piv系统工作频率一般不超过20赫兹。因此无法准确测量爆炸
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种用于爆炸波模拟装置出口初始流场的测量装置及方法，以解决现有技术无法准确测量爆炸波模拟装置出口处瞬态初始流场的技术问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供了一种用于爆炸波模拟装置出口初始流场的测量装置，其特殊之处在于：包括1#压力传感器、2#压力传感器、示波器、同步机以及粒子图像测速系统；
3、所述1#压力传感器和2#压力传感器沿着示踪粒子流动方向依次安装在爆炸波模拟装置出口上游，1#压力传感器和2#压力传感器分别与示波器的信号采集端连接；
4、所述示波器的信号输出端与同步机的信号输入端连接，示波器用于获取1#压力传感器和2#压力传感器的压力间断信号，同时记录所述压力间断信号并向同步机发送触发信号；
5、所述同步机的信号输出端与粒子图像测速系统的信号输入端连接；
6、所述同步机根据接收到的触发信号及同步机内设定的延迟时间δτ向粒子图像测速系统发送启动信号；所述粒子图像测速系统根据所述启动信号启动，从而获取爆炸波模拟装置出口处的初始流场图像；
7、或者，所述同步机根据接收到的触发信号同步向粒子图像测速系统发送启动信号；所述粒子图像测速系统根据所述启动信号及粒子图像测速系统内设定的延迟时间δτ启动，从而获取爆炸波模拟装置出口处的初始流场图像。
8、进一步地，所述延迟时间δτ为1#压力传感器接收到压力间断信号的时间与粒子图像测速系统启动时间之间的时间差，该时间差由下式计算：
9、
10、式中，t1、t2为1#压力传感器和2#压力传感器的接收到压力间断信号的时间，δl为1#压力传感器和2#压力传感器之间的距离，l为1#压力传感器距离爆炸波模拟装置出口处距离，ltest为示踪粒子观测区域宽度，v为冲击波后的示踪粒子流速，τ′为粒子图像测速系统的固有延迟时间。
11、进一步地，所述粒子图像测速系统包括同步控制器、ccd相机以及激光器；
12、所述同步控制器的信号输入端与同步机的信号输出端连接，同步控制器的控制输出端分别与ccd相机和激光器连接；当所述延迟时间δτ设定在粒子图像测速系统内部时，具体是设定在同步控制器内；
13、所述ccd相机和激光器分别设置于爆炸波模拟装置出口两侧，激光器的激光输出端与爆炸波模拟装置出口对应，用于照射爆炸波模拟装置出口区域，ccd相机的图像采集区域与激光器照射的爆炸波模拟装置出口区域对应，用于获取爆炸波模拟装置出口处的初始流场图像。
14、进一步地，还包括示踪粒子播撒系统；
15、所述示踪粒子播撒系统用于向爆炸波模拟装置内部均匀播撒示踪粒子。
16、本专利技术还提供了一种用于爆炸波模拟装置出口初始流场的测量方法，采用上述的用于爆炸波模拟装置出口初始流场的测量装置，其特殊之处在于，包括以下步骤：
17、步骤1、向同步机(4)或粒子图像测速系统内设定延迟时间δτ；并向爆炸波模拟装置内播撒示踪粒子；
18、步骤2、运行爆炸波模拟装置，冲击波传播至1#压力传感器和2#压力传感器，1#压力传感器和2#压力传感器分别采集爆炸波模拟装置出口上游的压力间断信号并发送至示波器；
19、步骤3、示波器记录所述压力间断信号并向同步机(4)发送触发信号；
20、步骤4、同步机(4)根据所述触发信号以及延迟时间δτ向粒子图像测速系统发送启动信号；粒子图像测速系统根据所述启动信号启动，从而获取爆炸波模拟装置出口处的初始流场图像；
21、或者，同步机(4)根据接收到的触发信号向粒子图像测速系统发送启动信号；粒子图像测速系统根据所述启动信号及延迟时间δτ启动，从而获取爆炸波模拟装置出口处的初始流场图像。
22、进一步地，步骤1中所述延迟时间δτ为1#压力传感器接收到压力间断信号的时间与粒子图像测速系统启动时间之间的时间差，该时间差由下式计算：
23、
24、式中，t1、t2为1#压力传感器和2#压力传感器接收到压力间断信号的时间，δl为1#压力传感器和2#压力传感器之间的距离，l为1#压力传感器距离爆炸波模拟装置出口处距离，ltest示踪粒子观测区域宽度，v为冲击波后的示踪粒子流速，τ′为粒子图像测速系统的固有延迟时间。
25、进一步地，所述粒子图像测速系统包括同步控制器、ccd相机以及激光器；
26、步骤1中，当延迟时间δτ设定在粒子图像测速系统内时，具体是设定在同步控制器内；
27、步骤4中所述的粒子图像测速系统根据所述启动信号及延迟时间δτ启动具体是：同步控制器根据所述启动信号及延迟时间δτ控制相机和激光器启动工作，从而获取爆炸波模拟装置出口初始流场图像。
28、进一步地，步骤1之前还包括：
29、运行爆炸波模拟装置，冲击波传播至1#压力传感器和2#压力传感器，1#压力传感器和2#压力传感器分别采集爆炸波模拟装置出口上游的压力间断信号并发送至示波器；
30、示波器记录所述压力间断信号；根据示波器记录的压力间断信号计算延迟时间δτ。
31、本专利技术的有益效果：
32、本专利技术通过在爆炸波模拟装置出口上游设置1#压力传感器和2#压力传感器，能够计算粒子图像测速系统启动的延迟时本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于爆炸波模拟装置出口初始流场的测量装置，其特征在于：包括1#压力传感器(31)、2#压力传感器(32)、示波器(5)、同步机(4)以及粒子图像测速系统(2)；
2.根据权利要求1所述的用于爆炸波模拟装置出口初始流场的测量装置，其特征在于：所述延迟时间Δτ为1#压力传感器(31)接收到压力间断信号的时间与粒子图像测速系统(2)启动时间之间的时间差，该时间差由下式计算：
3.根据权利要求1或2所述的用于爆炸波模拟装置出口初始流场的测量装置，其特征在于：所述粒子图像测速系统(2)包括同步控制器(21)、CCD相机(22)以及激光器(23)；
4.根据权利要求3所述的用于爆炸波模拟装置出口初始流场的测量装置，其特征在于：还包括示踪粒子播撒系统；
5.一种用于爆炸波模拟装置出口初始流场的测量方法，采用权利要求1所述的用于爆炸波模拟装置出口初始流场的测量装置，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的用于爆炸波模拟装置出口初始流场的测量方法，其特征在于：步骤1中所述延迟时间Δτ为1#压力传感器(31)接收到压力间
7.根据权利要求5或6所述的用于爆炸波模拟装置出口初始流场的测量方法，其特征在于：所述粒子图像测速系统(2)包括同步控制器(21)、CCD相机(22)以及激光器(23)；
8.根据权利要求5所述的用于爆炸波模拟装置出口初始流场的测量方法，其特征在于，步骤1之前还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于爆炸波模拟装置出口初始流场的测量装置，其特征在于：包括1#压力传感器(31)、2#压力传感器(32)、示波器(5)、同步机(4)以及粒子图像测速系统(2)；
2.根据权利要求1所述的用于爆炸波模拟装置出口初始流场的测量装置，其特征在于：所述延迟时间δτ为1#压力传感器(31)接收到压力间断信号的时间与粒子图像测速系统(2)启动时间之间的时间差，该时间差由下式计算：
3.根据权利要求1或2所述的用于爆炸波模拟装置出口初始流场的测量装置，其特征在于：所述粒子图像测速系统(2)包括同步控制器(21)、ccd相机(22)以及激光器(23)；
4.根据权利要求3所述的用于爆炸波模拟装置出口初始流场的测量装置，其特征在于：还包括示踪粒子播撒...
【专利技术属性】
技术研发人员：金龙，程帅，关君翊，李琦，赵天青，童念雪，刘文祥，张德志，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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