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自由场爆炸试验测试系统

一.  测试系统概述

爆炸冲击波压力(超压)*值、正压作用时间爆炸压力冲量以及冲击波传播规律是评价火工品性能的重要指标,这些技术参数一般由试验测定。由于爆炸过程的特殊性,要得到完整准确的测量数据,必须在测试系统的构建以及测试系统的现场安装连接上全面考虑。

二.传感器

1.压力传感器:

爆炸测试中,应该选用高频压力传感器。目前爆炸测试,压力传感器一般选用压电式或压阻式。我们认为在气体粉尘爆炸压力测试中,选用压阻式压力传感器比压电式传感器更好。

压电式压力传感器测量的压力较大,*可到1000Mpa,目前国内的产品,*小量程为15Mpa,更小量程的传感器制作很难。因此用国内的压电式压力传感器测量气体压力是不合适的,进口传感器的价格又太高,售后也不方便。

压电传感器在测量管道内气体爆炸压力时,更大的问题是传感器对热敏感,测量由于热的作用,会产生负信号。

关于热作用对压电传感器的影响,《科学通报》2007,52(17)有一篇中科院力学所的报告中(一种压电式压力传感器的放防热方法)有进一步的分析。

以前一般认为,压电式传感器的频率响应很高。实际上,目前压阻传感器的频响可以作得更高。进口压电压力传感器的自振频率*的为400KHz—500kHz,国产的在150KHz—200KHz。而国产的压阻式压力传感器自振频率可以作到800KHz—1MHz。

但压阻压力传感器在制成高频响时,又必须考虑光对传感器的影响,目前我们成都科大胜英科技有限公司和有关传感器厂家合作,生产出了防光影响的高频压阻式压力传感器,并在气体爆炸压力测试中,得到了很好的压力波形。河北科技大学、中北大学的气体爆炸压力测试就是用这种传感器,测量的压力波形很好。

有必要强调一点,在爆炸瞬态测试中,传感器出来的信号不一定是需要的测试信号。

成都科大胜英科技有限公司的CY400高频压力传感器

 

2.火焰传感器

   爆炸过程的火焰,一般通过测试爆炸过程的光来实现。目前常见的火焰传感器是用光敏电阻作为传感器,光敏电阻的频率响应很低,将光信号转换为开关量,只检测有无火焰,事实上除了火焰在管道内的传播规律,检测点火焰的持续时间也是很重要的参数,我公司为重庆煤科院制作的火焰传感器,利用光电管的高频特性,把光电信号作为模拟信号,通过数据采集,能测量火焰的持续时间。

成都科大胜英科技有限公司的CKG100火焰传感器

自由场爆炸试验测试系统

3.温度传感器

自由场爆炸试验测试系统

 

三.系统构成

下图为实际测量曲线。测试系统包括高频压力传感器,CR6251移动式瞬态信号记录仪,网线,笔记本电脑,传感器安装座, 爆炸源为一个*。

自由场爆炸试验测试系统

从图中可以看出:压力曲线与爆炸力学的理论曲线是很接近的,爆炸压力、正压作用时间、信号的时间间隔都非常清楚。

自由场爆炸试验测试系统

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