一种导爆索爆速测量装置及测量方法 |
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| 申请号 | CN201610532781.8 | 申请日 | 2016-07-07 | 公开(公告)号 | CN105928425A | 公开(公告)日 | 2016-09-07 |
| 申请人 | 宏大矿业有限公司; 中国科学技术大学; | 发明人 | 林谋金; 马宏昊; 刘畅; 王佩佩; 崔晓荣; 余勇; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种导爆索爆速测量装置及测量方法，所述装置包括导爆索、起爆器、金属管、传压介质、 数据采集 仪和多个压 力 传感器 ，所述导爆索通过起爆器起爆 雷管 后引爆，所述金属管包括内层金属管和外层金属管，所述多个 压力传感器 等间距粘贴在外层金属管内壁的一 母线 上，并分别与数据采集仪相连，所述内层金属管穿过外层金属管并固定在中间 位置 ，所述导爆索穿过内层金属管并固定在中间位置，所述传压介质设置在内层金属管内。本发明在实际应用中能够避免超细导爆索测速时探针难以固定、绑在细导爆索边上的探针难以准确及时触发以及探针影响导爆索爆轰波传播的问题，有利于提高超细导爆索爆速测量的 精度 ，因此可用于准确测量超细导爆索的爆速。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种导爆索爆速测量装置，包括导爆索和起爆器，所述导爆索通过起爆器起爆雷管后引爆，其特征在于：还包括金属管、传压介质、数据采集仪和多个压力传感器，所述金属管包括内层金属管和外层金属管，所述多个压力传感器等间距粘贴在外层金属管内壁的一母线上，并分别与数据采集仪相连，所述内层金属管穿过外层金属管并固定在中间位置，所述导爆索穿过内层金属管并固定在中间位置，所述传压介质设置在内层金属管内。 |
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| 说明书全文 | 一种导爆索爆速测量装置及测量方法技术领域[0001] 本发明涉及一种测量装置及测量方法，尤其是一种导爆索爆速测量装置及测量方法，属于火工品测试技术领域。 背景技术[0002] 测量导爆索爆速的方法主要有电测法、道特利什法和高速摄影法等。电测法是通过电探针的断通或通断来获取信号，它是利用各种类型的测时仪器或装置测定爆轰波从一点传到另一点的时间间隔。高速摄影方法是利用高速摄影机，借助于爆轰时波面的发光现象将爆轰波沿导爆索传播的轨迹连续拍摄下来，这种方法可以测得爆轰波通过导爆索任一点的瞬时速度，缺点是仪器操作复杂。目前最常用的导爆索爆速测量方法是电测法，该方法简单易操作，但对于超细导爆索，采用电测法的探针不能轻易穿过，即使探针能穿过超细导爆索，探针也会影响到爆轰波的传播，从而对爆速测量的精确度产生影响，另外一种将探针绑在超细导爆索边上的方法，也无法保证导爆索能及时准确导通，从而也会对爆速测量的精确度产生影响，因此超细导爆索爆速测量采用电测法的准确性较差。 发明内容[0004] 本发明的另一目的在于提供一种导爆索爆速测量方法。 [0005] 本发明的目的可以通过如下技术方案实现： [0006] 一种导爆索爆速测量装置，包括导爆索和起爆器，所述导爆索通过起爆器起爆雷管后引爆，还包括金属管、传压介质、数据采集仪和多个压力传感器，所述金属管包括内层金属管和外层金属管，所述多个压力传感器等间距粘贴在外层金属管内壁的一母线上，并分别与数据采集仪相连，所述内层金属管穿过外层金属管并固定在中间位置，所述导爆索穿过内层金属管并固定在中间位置，所述传压介质设置在内层金属管内。 [0007] 优选的，所述多个压力传感器均为薄膜状结构。 [0008] 优选的，每个压力传感器为PVDF压力传感器或合金薄膜压力传感器。 [0009] 优选的，所述内层金属管和外层金属管的长度相同；其中，所述内层金属管外壁和外层金属管内壁之间具有间隙，该间隙满足导爆索爆炸后内层金属管与外层金属管能够完全接触。 [0011] 优选的，所述导爆索的长度大于内层金属管和外层金属管的的长度，该导爆索的底部伸出内层金属管一定长度。 [0013] 本发明的另一目的可以通过如下技术方案实现： [0014] 一种导爆索爆速测量方法，所述方法包括以下步骤： [0015] 1)选用材质符合要求以及尺寸相匹配的内层金属管和外层金属管； [0016] 2)将多个压力传感器等间距粘贴在外层金属管内壁的一母线上； [0017] 3)将多个压力传感器分别与数据采集仪相连； [0018] 4)将内层金属管穿过外层金属管并固定在中间位置； [0019] 5)将导爆索穿过内层金属管并固定在中间位置； [0020] 6)将内层金属管的底端封堵，将传压介质置于内层金属管内； [0021] 7)将导爆索底端接上雷管后，利用起爆器起爆雷管后引爆导爆索； [0022] 8)起爆后，数据采集仪通过多个压力传感器采集到对应的压力时程曲线； [0023] 9)根据任意两个相邻压力传感器所对应的压力时程曲线起始点的时间间隔，以及每两个相邻压力传感器之间的间距，计算导爆索爆速。 [0024] 优选的，步骤2)中，所述多个压力传感器从外层金属管底端沿外层金属管内壁等间距布置，第一个压力传感器的粘贴位置与外层金属管底端的距离大于10cm。 [0025] 优选的，步骤3)中，所述将多个压力传感器分别与数据采集仪相连，具体为：将多个压力传感器的引线从外层金属管切口引出后通过电缆与数据采集仪相连，并将所有引线与电缆避开雷管飞片。 [0026] 本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果： [0027] 1、本发明通过起爆器起爆雷管将导爆索引爆，在传压介质的作用下，将导爆索爆炸时产生的压力均匀作用在内层金属管上，使内层金属管能够撞击外层金属管，此后数据采集仪通过压力传感器采集到对应的压力时程曲线，通过压力时程曲线起始点的时间间隔与压力传感器的间距计算导爆索爆炸时内、外层金属管的压合速度，从而获得导爆索的爆速，克服了传统电测法中的探针不能轻易穿过超细导爆索或者绑在导爆索边上的探针难以准确及时触发以及探针影响细导爆索中爆轰波传播从而影响导爆索爆速测量精度等问题，有利于提高超细导爆索爆速测量的精度，因此可用于准确测量超细导爆索的爆速。 [0029] 图1为本发明实施例1的导爆索爆速测量装置结构示意图。 [0030] 图2为本发明实施例1的导爆索爆速测量装置中数据采集仪采集到的压力时程曲线图。 [0031] 其中，1-导爆索，2-起爆器，3-传压介质，4-数据采集仪，5-压力传感器，6-雷管，7-内层金属管，8-外层金属管。 具体实施方式[0032] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。 [0033] 实施例1： [0034] 如图1所示，本实施例提供了一种导爆索爆速测量装置，该装置包括导爆索1、起爆器2、金属管、传压介质3、数据采集仪4和四个压力传感器5，所述导爆索1通过起爆器2起爆雷管6后引爆，所述金属管包括内层金属管7和外层金属管8，所述四个压力传感器5等间距粘贴在外层金属管8内壁的一母线上，并分别与数据采集仪4相连，所述内层金属管7穿过外层金属管8并固定在中间位置，所述导爆索1穿过内层金属管7并固定在中间位置，所述传压介质3设置在内层金属管7内。 [0035] 所述四个压力传感器5均为薄膜状结构，优选采用PVDF(Polyvinylidene Fluoride，聚偏氟乙稀，经过极化)压力传感器，每两个相邻PVDF压力传感器之间的间距为20cm，每个PVDF压力传感器的大小为3mm×6mm，通过每个PVDF压力传感器可以测量内层金属管7撞击外层金属管8的压力时程曲线。 [0036] 所述内层金属管7和外层金属管8的长度相同；其中，内层金属管7可以为铝管，其外径为30mm，内径为28mm，长度为90cm，外层金属管8可以为钢管，其外径为38mm，内径31.8mm，长度为90cm；所述内层金属管7外壁和外层金属管8内壁之间具有间隙，该间隙满足导爆索1爆炸后内层金属管7与外层金属管8能够完全接触。 [0037] 所述导爆索1可以采用铝壳导爆索，其外径2mm，内径为1.4mm，线密度为2.1g/m，整个长度大于内层金属管7和外层金属管8的的长度，该导爆索1的底部伸出内层金属管7一定长度，便于引爆导爆索1。 [0038] 所述起爆器2可以采用高能脉冲起爆器，通过引爆雷管6的方式，将导爆索1起爆；其中，本实施例采用的雷管6为导爆管雷管。 [0039] 所述传压介质3具有流动性较好与可压缩性小的特点，可以采用水，其可将导爆索1爆炸时产生的压力均匀作用在内层金属管7上。 [0040] 所述数据采集仪4具有存储功能并有足够存储长度与较高的采样频率，可以采用泰克示波器，其采样频率为50M/s。 [0041] 本实施例的导爆索爆速测量装置工作原理为： [0042] 起爆器2通过起爆雷管6的方式，将导爆索1引爆，在传压介质3的作用下，将导爆索1爆炸时产生的压力均匀作用在内层金属管7上，使内层金属管7能够撞击外层金属管8，此后数据采集仪4通过四个压力传感器5采集到对应的压力时程曲线，如图2所示，测量得到第一个压力传感器(离导爆索底端，即起爆端最近的压力传感器)和第二个压力传感器所对应的压力时程曲线起始点的时间间隔(Δt)为28.64μs，第二个压力传感器和第三个压力传感器所对应的压力时程曲线起始点的时间间隔(Δt)为26.06μs，第三个压力传感器和第四个压力传感器所对应的压力时程曲线起始点的时间间隔(Δt)为26.15μs，而由于四个压力传感器5是等间距设置的，每两个相邻压力传感器5之间的间距(ΔL)为20cm，由于内层金属管 7在导爆索1爆炸作用下的横向膨胀速度一定，因此导爆索1的爆速等于内、外层金属管的压合速度，即通过测量内、外层金属管的压合速度获得导爆索爆速，根据速度计算公式(v＝ΔL/Δt)计算的爆速分别为6983.24m/s、7674.60m/s、7648.18m/s，因此导爆索1的爆速平均值为7435.34m/s。 [0043] 实施例2： [0044] 本实施例提供了一种导爆索爆速测量方法，该方法包括以下步骤： [0045] 步骤一、选用材质符合要求以及尺寸相匹配的内层金属管和外层金属管； [0046] 步骤二、将多个压力传感器等间距粘贴在外层金属管内壁的一母线上； [0047] 本步骤中，从下到上布置压力传感器，即压力传感器从外层金属管底端沿外层金属管内壁等间距布置，第一个压力传感器的粘贴位置与外层金属管底端的距离大于10cm，能够保证导爆索的爆轰趋于稳定； [0048] 步骤三、将多个压力传感器分别与数据采集仪相连； [0049] 本步骤中，所述将多个压力传感器分别与数据采集仪相连，具体为：将多个压力传感器的引线从外层金属管切口引出后通过电缆与数据采集仪相连，避免引线影响测量精度，另外所有引线与电缆应避开雷管飞片，避免引线与电缆在采集信号前被切断。 [0050] 步骤四、将内层金属管穿过外层金属管并固定在中间位置； [0051] 本步骤中，尽量减少内层金属管与外层金属管之间的间隙，有利于提高导爆索爆速测量的精度； [0052] 步骤五、将导爆索穿过内层金属管并固定在中间位置； [0053] 步骤六、将内层金属管的底端封堵，将水注入内层金属管内； [0054] 步骤七、将导爆索底端接上雷管后，利用起爆器起爆雷管后引爆导爆索； [0055] 步骤八、起爆后，数据采集仪通过多个压力传感器采集到对应的压力时程曲线； [0056] 步骤九、根据任意两个相邻压力传感器所对应的压力时程曲线起始点的时间间隔，以及每两个相邻压力传感器之间的间距，计算导爆索爆速。 [0057] 综上所述，本发明通过起爆器将导爆索起爆，在传压介质的作用下，将导爆索爆炸时产生的压力均匀作用在内层金属管上，使内层金属管能够撞击外层金属管，此后数据采集仪通过压力传感器采集到对应的压力时程曲线，通过压力时程曲线起始点的时间间隔与压力传感器的间距计算导爆索爆炸时内、外层金属管的压合速度，从而获得导爆索的爆速，克服了传统电测法中的探针不能轻易穿过超细导爆索或者绑在导爆索边上的探针难以准确及时触发以及探针影响细导爆索中爆轰波传播从而影响导爆索爆速测量精度等问题，有利于提高超细导爆索爆速测量的精度，因此可用于准确测量超细导爆索的爆速。 [0058] 以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，例如压力传感器的数量可以根据实际需要作出变化，压力传感器还可以采用合金薄膜压力传感器，内层金属管还可以采用铜管，外层金属管还可以采用铸铁管，传压介质还可以采用其他液体，数据采集仪还可以采用采集卡，导爆索也可以采用工业导爆索，起爆器还可以采用激光起爆器等，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。 |
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