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一种基于声发射技术的类靶线燃速测试装置及方法

申请号 CN202410227457.X 申请日 2024-02-29 公开(公告)号 CN117948846A 公开(公告)日 2024-04-30
申请人 西安燃速科技有限公司; 发明人 赵露; 刘科祥; 刘倩; 代少玉; 杨联柱;
摘要 本 发明 属于含能材料静态燃速测试技术领域,具体提供了一种基于声发射技术的类靶线燃速测试装置及方法,使用制样刀具和包覆装置将被测药条切制包覆制成试样,将试样装入声发射法燃速仪,点火引燃,通过声发射法燃速仪探测、记录、识别声发射 信号 的强度‑时间曲线中首尾端高能推进剂药片燃烧时发出的脉冲信号,由切定长的被测药条长度和首尾脉冲信号的间隔时长得到被测药条的燃烧速度,完成被测药条的燃速测试。解决了现有在靶线法燃速测试时穿靶线和绑药的过程繁琐,及氮气声发射法燃速测试信号不好,无法有效捕捉完整的信号的问题。本发明无需打孔、穿线和燃烧 支架 绑靶线,简化了靶线法燃速测试,使高压气体环境下燃速测试更易实现自动化。
权利要求

1.一种基于声发射技术的类靶线燃速测试装置,其特征在于:包括
制样刀具,用于切制被测药条(1.5)、首端高能推进剂药片(2.1)和尾端高能推进剂药片(2.3);
包覆装置,当切定长的被测药条(2.2)首端连有首端高能推进剂药片(2.1)和点火丝(2.4),以及切定长的被测药条(2.2)尾端连有尾端高能推进剂药片(2.3)时,包覆装置用于夹住点火丝将连有首端高能推进剂药片(2.1)、尾端高能推进剂药片(2.3)和点火丝(2.4)的药条移动至包覆剂(3.4)中进行包覆,完成试样制备;
声发射探头,用于探测试样燃烧时的声音信号,并将探测的声音信号发送至信号放大器
信号放大器,用于接收声发射探头发送的声音信号,并将接收的声音信号放大后发送至数据采集及处理模
声发射法燃速仪,用于接收信号放大器发送的声音信号,并对接收的信号进行数据处理
2.如权利要求1所述的基于声发射技术的类靶线燃速测试装置,其特征在于:所述制样刀具包括气缸一(1.1)、切刀夹具(1.2)、首端刀具(1.3)和尾端刀具(1.4),气缸一(1.1)的动输出端连接切刀夹具(1.2),切刀夹具(1.2)的夹持端分别连接首端刀具(1.3)和尾端刀具(1.4)。
3.如权利要求2所述的基于声发射技术的类靶线燃速测试装置,其特征在于:所述首端刀具(1.3)和尾端刀具(1.4)之间的位置可调。
4.如权利要求3所述的基于声发射技术的类靶线燃速测试装置,其特征在于:所述包覆装置包括气缸二(3.1)、夹具工装(3.2)、气动驱动夹爪(3.3)和盛裝包覆剂(3.4)的容器,气缸二(3.1)的动力输出端通过夹具工装(3.2)连接气动驱动夹爪(3.3),气动驱动夹爪(3.3)位于盛裝包覆剂(3.4)的容器的开口上方。
5.一种采用如权利要求4所述的基于声发射技术的类靶线燃速测试装置的测试方法,其特征在于:包括如下步骤:
1)使用制样刀具将被测药条(1.5)切至目标长度,在切定长的被测药条(2.2)首端和尾端依次附着首端高能推进剂药片(2.1)和尾端高能推进剂药片(2.3);
2)在首端高能推进剂药片(2.1)和切定长的被测药条(2.2)之间连接点火丝(2.4),点火丝(2.4)连接包覆装置,包覆装置通过点火丝(2.4)将切定长的被测药条(2.2)、首端高能推进剂药片(2.1)和尾端高能推进剂药片(2.3)完全浸入包覆剂(3.4)进行包覆,直至完成试样制备;
3)将试样装入声发射法燃速仪,点火引燃,燃面延轴向从首端至尾端呈端面平行燃烧,首端高能推进剂药片(2.1)和尾端高能推进剂药片(2.3)在燃烧时均发出比切定长的被测药条(2.2)强的声发射信号,通过声发射法燃速仪探测燃烧过程中的声发射信号的强度‑时间曲线,记录声发射信号的强度‑时间曲线,识别声发射信号的强度‑时间曲线中首端高能推进剂药片(2.1)和尾端高能推进剂药片(2.3)燃烧时发出的脉冲信号,得到首尾脉冲信号的间隔时长,由切定长的被测药条(2.2)长度和首尾脉冲信号的间隔时长得到被测药条的燃烧速度,完成被测药条的燃速测试。
6.如权利要求5所述的基于声发射技术的类靶线燃速测试方法,其特征在于:所述首端高能推进剂药片(2.1)和尾端高能推进剂药片(2.3)的燃速均不小于1.5倍的被测药条的燃速,首端高能推进剂药片(2.1)和尾端高能推进剂药片(2.3)燃烧发出的声发射信号强度均不小于1.5倍被测药条的强度。
7.如权利要求5所述的基于声发射技术的类靶线燃速测试方法,其特征在于:所述首端高能推进剂药片(2.1)和尾端高能推进剂药片(2.3)均为预制片状高能药;或者将浓稠药浆状态的高能推进剂粘在切定长的被测药条(2.2)的首端和尾端,待粘上的浓稠药浆凝固后,首端为首端高能推进剂药片(2.1),尾端为尾端高能推进剂药片(2.3)。
8.如权利要求5所述的基于声发射技术的类靶线燃速测试方法,其特征在于:所述首端高能推进剂药片(2.1)和尾端高能推进剂药片(2.3)的截面尺寸等于切定长的被测药条(2.2)的截面。
9.如权利要求5所述的基于声发射技术的类靶线燃速测试方法,其特征在于:所述识别声发射信号的强度‑时间曲线中首端高能推进剂药片(2.1)和尾端高能推进剂药片(2.3)燃烧时发出的脉冲信号,其识别方法采用模拟电路方法识别或者数字信号处理方法识别。
10.如权利要求5所述的基于声发射技术的类靶线燃速测试方法,其特征在于:所述包覆装置通过点火丝(2.4)将切定长的被测药条(2.2)、首端高能推进剂药片(2.1)和尾端高能推进剂药片(2.3)完全浸入包覆剂(3.4)进行包覆,具体方法为:包覆装置夹取点火丝(2.4),平移至包覆剂(3.4)上方,垂直向下移动将切定长的被测药条(2.2)、首端高能推进剂药片(2.1)和尾端高能推进剂药片(2.3)完全浸入包覆剂(3.4),垂直向上提起晾干,根据试样的燃烧能量,重复上述步骤,完成试样制备。

说明书全文

一种基于声发射技术的类靶线燃速测试装置及方法

技术领域

[0001] 本发明属于含能材料静态燃速测试技术领域,具体涉及一种基于声发射技术的类靶线燃速测试装置及方法。

背景技术

[0002] 含能材料的静态燃速测试,执行国军标770B‑2005 706.1和706.2。其中,706.1燃速‑靶线法的测试,准备药条的过程中,有钻孔穿线、燃烧支架绑线两个环节,因靶线的特点为细、软、易断,且含能材料对工艺的可靠性、安全性要求非常高,致使自动化测试进展缓慢。
[0003] 目前,有的含能材料的生产单位已经在靶线法测试自动化方面尝试改进,但是仍有非常多的问题没有解决。
[0004] 另有使用氮气声射燃速测试技术替代靶线法燃速测试,省去了靶线法的穿线和绑线,原理是测量药条燃烧过程中发出的声发射信号时长,结合长度得到燃烧速度。部分药条在氮气或者氩气中燃烧发出的声发射信号非常微弱,又或者药条尾端燃烧的结束信号信噪比差,导致传统的声发射法燃速仪无法有效捕捉完整的信号,氮(氩)气声发射测试技术的推广缓慢。
[0005] 目前没有一种适用于工厂、研究所的燃速测试装置,能大规模、高强度、高效的完成靶线法自动化测试。
[0006] 公开号为CN104345118A的中国专利文献公开了一种固体推进剂多靶线动态燃烧性能测试系统及方法;该方法采用多靶线燃速测试系统,既可以进行动态燃烧性能测试,也可以进行静态测试,两种测量方式切换方便。得到燃速‑压强和燃速‑温度的变化关系,计算燃速压强指数和燃速温度敏感系数。小剂量的测试就可评价被测试推进剂在相应压强温度变化范围内的燃烧性能,非常适用于在推进剂生产过程中对每一批产品进行快速性能检测、质量控制等工作。与常用的燃速测试系统相比,该系统缩短了推进剂的研制生产周期,降低了原材料消耗,减少了人工操作,节约了成本。但是该文献没有解决靶线法燃速测试时穿靶线和绑药的过程繁琐,备样和测试过程复杂,无法实现自动化;以及氮气声发射法燃速测试信号不好,无法有效捕捉完整的信号的问题。

发明内容

[0007] 本发明提供的一种基于声发射技术的类靶线燃速测试装置及方法目的是克服现有技术中含能材料在靶线法燃速测试时穿靶线和绑药的过程繁琐,备样和测试过程复杂,无法实现自动化;以及氮气声发射法燃速测试信号不好,无法有效捕捉完整的信号的问题。
[0008] 为此,本发明提供了一种基于声发射技术的类靶线燃速测试装置,包括[0009] 制样刀具,用于切制被测药条、首端高能推进剂药片和尾端高能推进剂药片;
[0010] 包覆装置,当切定长的被测药条首端连有首端高能推进剂药片和点火丝,以及切定长的被测药条尾端连有尾端高能推进剂药片时,包覆装置用于夹住点火丝将连有首端高能推进剂药片、尾端高能推进剂药片和点火丝的药条移动至包覆剂中进行包覆,完成试样制备;
[0011] 声发射探头,用于探测试样燃烧时的声音信号,并将探测的声音信号发送至信号放大器
[0012] 信号放大器,用于接收声发射探头发送的声音信号,并将接收的声音信号放大后发送至数据采集及处理模
[0013] 声发射法燃速仪,用于接收信号放大器发送的声音信号,并对接收的信号进行数据处理
[0014] 优选的,所述制样刀具包括气缸一、切刀夹具、首端刀具和尾端刀具,气缸一的动输出端连接切刀夹具,切刀夹具的夹持端分别连接首端刀具和尾端刀具。
[0015] 优选的,所述首端刀具和尾端刀具之间的位置可调。
[0016] 优选的,所述包覆装置包括气缸二、夹具工装、气动驱动夹爪和盛裝包覆剂的容器,气缸二的动力输出端通过夹具工装连接气动驱动夹爪,气动驱动夹爪位于盛裝包覆剂的容器的开口上方。
[0017] 一种采用基于声发射技术的类靶线燃速测试装置的测试方法,包括如下步骤:
[0018] 1)使用制样刀具将被测药条切至目标长度,在切定长的被测药条首端和尾端依次附着首端高能推进剂药片和尾端高能推进剂药片;
[0019] 2)在首端高能推进剂药片和切定长的被测药条之间连接点火丝,点火丝连接包覆装置,包覆装置通过点火丝将切定长的被测药条、首端高能推进剂药片和尾端高能推进剂药片完全浸入包覆剂进行包覆,直至完成试样制备;
[0020] 3)将试样装入声发射法燃速仪,点火引燃,燃面延轴向从首端至尾端呈端面平行燃烧,首端高能推进剂药片和尾端高能推进剂药片在燃烧时均发出比切定长的被测药条强的声发射信号,通过声发射法燃速仪探测燃烧过程中的声发射信号的强度‑时间曲线,记录声发射信号的强度‑时间曲线,识别声发射信号的强度‑时间曲线中首端高能推进剂药片和尾端高能推进剂药片燃烧时发出的脉冲信号,得到首尾脉冲信号的间隔时长,由切定长的被测药条长度和首尾脉冲信号的间隔时长得到被测药条的燃烧速度,完成被测药条的燃速测试。
[0021] 优选的,所述首端高能推进剂药片和尾端高能推进剂药片的燃速均不小于1.5倍的被测药条的燃速,首端高能推进剂药片和尾端高能推进剂药片燃烧发出的声发射信号强度均不小于1.5倍被测药条的强度。
[0022] 优选的,所述首端高能推进剂药片和尾端高能推进剂药片均为预制片状高能药;或者将浓稠药浆状态的高能推进剂粘在切定长的被测药条的首端和尾端,待粘上的浓稠药浆凝固后,首端为首端高能推进剂药片,尾端为尾端高能推进剂药片。
[0023] 优选的,所述首端高能推进剂药片和尾端高能推进剂药片的截面尺寸等于切定长的被测药条的截面。
[0024] 优选的,所述识别声发射信号的强度‑时间曲线中首端高能推进剂药片和尾端高能推进剂药片燃烧时发出的脉冲信号,其识别方法采用模拟电路方法识别或者数字信号处理方法识别。
[0025] 优选的,所述包覆装置通过点火丝将切定长的被测药条、首端高能推进剂药片和尾端高能推进剂药片完全浸入包覆剂进行包覆,具体方法为:包覆装置夹取点火丝,平移至包覆剂上方,垂直向下移动将切定长的被测药条、首端高能推进剂药片和尾端高能推进剂药片完全浸入包覆剂,垂直向上提起晾干,根据试样的燃烧能量,重复上述步骤,完成试样制备。
[0026] 本发明的有益效果:
[0027] 1、本发明提供的这种基于声发射技术的类靶线燃速测试装置及方法,将首端高能推进剂药片和尾端高能推进剂药片附着在切定长的被测药条首尾两端,首端高能推进剂药片和尾端高能推进剂药片燃速远高于切定长的被测药条,发出的声发射信号远强于切定长的被测药条,药片体积小,发出的声发射信号呈窄尖脉冲状,在切定长的被测药条首端端面燃烧时,同时会引燃首端附着的首端高能推进剂药片;在切定长的被测药条尾端端面燃烧时,同时会引燃尾端附着的尾端高能推进剂药片;由此,首端高能推进剂药片发出的声发射信号时刻即为切定长的被测药条开始燃烧的时刻,尾端高能推进剂药片发出的声发射信号时刻即为切定长的被测药条结束燃烧的时刻。燃速等于切定长的被测药条长度除以首尾脉冲间隔时间;本发明试样的燃烧环境与靶线法完全相同,保证了数据结果能够完全与靶线法重合,同时避开了靶线法测试钻孔、穿线和绑线,仅有的切定长、附着首尾高能推进剂药片、包覆等步骤,利用本装置所述的制样刀具、包覆装置、声发射法燃速仪能够实现业内现有技术平下的自动化燃速测试;解决了氮气声发射法燃速测试信号问题,也克服了靶线法燃速测试穿靶线和绑药的繁琐过程,无需打孔、穿线和燃烧支架绑靶线,简化了靶线法燃速测试,使类似靶线法这样的高压气体环境下燃速测试更易实现自动化和“黑灯工厂”。
[0028] 2、本发明提供的这种基于声发射技术的类靶线燃速测试装置及方法,识别声发射信号的强度‑时间曲线中首端高能推进剂药片和尾端高能推进剂药片燃烧时发出的脉冲信号,其识别方法采用模拟电路方法识别或者数字信号处理方法识别;信号容易识别且识别精度高。
[0029] 3、本发明提供的这种基于声发射技术的类靶线燃速测试装置及方法,首端高能推进剂药片和尾端高能推进剂药片均为预制片状高能药;适用于手动模式和高能药不易获得的预制模式。或者将浓稠药浆状态的高能推进剂粘在切定长的被测药条的首端和尾端,待粘上的浓稠药浆凝固后,首端为首端高能推进剂药片,尾端为尾端高能推进剂药片;适用范围广泛,易操作,降低成本。
[0030] 4、本发明提供的这种基于声发射技术的类靶线燃速测试装置及方法,首端刀具和尾端刀具之间的位置可调,适用于被测药条多长度的切割。附图说明
[0031] 以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0032] 图1是制样刀具的结构示意图;
[0033] 图2是预制片状高能药粘在切定长的被测药条首端和尾端的结构示意图;
[0034] 图3是浓稠药浆状态的高能推进剂粘在切定长的被测药条首端和尾端的结构示意图;
[0035] 图4是包覆装置结构图;
[0036] 图5是试样结构图;
[0037] 图6是靶线标准药双铅‑2的采用本发明的测试方法的实测结果图;.
[0038] 图7某常规靶线试样采用本发明的测试方法的实测结果图;
[0039] 图8是图4中A处的放大图。
[0040] 附图标记说明:1.1、气缸一;1.2、切刀夹具;1.3、首端刀具;1.4、尾端刀具;1.5、被测药条;2.1、首端高能推进剂药片;2.2、切定长的被测药条;2.3、尾端高能推进剂药片;2.4、点火丝;2.5、高能药浆;3.1、气缸二;3.2、夹具工装;3.3、气动驱动夹爪;3.4、包覆剂;
3.5、包覆层。

具体实施方式

[0041] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
[0042] 实施例1:
[0043] 如图1‑图5所示,一种基于声发射技术的类靶线燃速测试装置,包括
[0044] 制样刀具,用于切制被测药条1.5、首端高能推进剂药片2.1和尾端高能推进剂药片2.3;
[0045] 包覆装置,当切定长的被测药条2.2首端连有首端高能推进剂药片2.1和点火丝2.4,以及切定长的被测药条2.2尾端连有尾端高能推进剂药片2.3时,包覆装置用于夹住点火丝将连有首端高能推进剂药片2.1、尾端高能推进剂药片2.3和点火丝2.4的药条移动至包覆剂3.4中进行包覆,完成试样制备;
[0046] 声发射探头,用于探测试样燃烧时的声音信号,并将探测的声音信号发送至信号放大器;
[0047] 信号放大器,用于接收声发射探头发送的声音信号,并将接收的声音信号放大后发送至数据采集及处理模块;
[0048] 声发射法燃速仪,用于接收信号放大器发送的声音信号,并对接收的信号进行数据处理。
[0049] 具体的,声发射法燃速仪为一种执行国军标770B‑2005‑706.2的声发射法燃速测量装置,信号处理过程包括:在国军标基础要求之上,给燃速测量装置加入燃烧过程的药条药片的声发射信号曲线记录、复现功能,并基于此,设计首尾两端药片(首端高能推进剂药片2.1和尾端高能推进剂药片2.3)的强声发射信号脉冲的时间间隔识别功能。
[0050] 利用本发明基于声发射技术的类靶线燃速测试装置所述的制样刀具、包覆装置、声发射探头、信号放大器和声发射法燃速仪能够实现业内现有技术水平下的自动化燃速测试。
[0051] 优选的,如图1所示,所述制样刀具包括气缸一1.1、切刀夹具1.2、首端刀具1.3和尾端刀具1.4,气缸一1.1的动力输出端连接切刀夹具1.2,切刀夹具1.2的夹持端分别连接首端刀具1.3和尾端刀具1.4。
[0052] 具体的,气缸一1.1为切刀夹具1.2提供动力,切刀夹具1.2控制首端刀具1.3和尾端刀具1.4的位置移动(左右移动、上下移动),通过左右移动调整首端刀具1.3和尾端刀具1.4之间的距离,通过上下移动切割被测药条(通过首端刀具1.3切割被测药条的首端,尾端刀具1.4切割被测药条的尾端),切刀夹具1.2为现有夹具,用于夹持调整首端刀具1.3和尾端刀具1.4,结构简单,切割方便,自动化程度高。
[0053] 优选的,所述首端刀具1.3和尾端刀具1.4之间的位置可调。适用于被测药条多长度的切割。
[0054] 优选的,如图4和图8所示,所述包覆装置包括气缸二3.1、夹具工装3.2、气动驱动夹爪3.3和盛裝包覆剂3.4的容器,气缸二3.1的动力输出端通过夹具工装3.2连接气动驱动夹爪3.3,气动驱动夹爪3.3位于盛裝包覆剂3.4的容器的开口上方。
[0055] 具体的,气动驱动夹爪3.3夹住点火丝2.4,气缸二3.1为夹具工装3.2提供动力,夹具工装3.2控制气动驱动夹爪3.3移动,将连接有点火丝2.4、首端高能推进剂药片2.1、尾端高能推进剂药片2.3和切定长的被测药条2.2移动至包覆剂3.4中进行包覆,进行试样制作,结构简单,自动化程度高。
[0056] 实施例2:
[0057] 在实施例1的基础上,一种采用基于声发射技术的类靶线燃速测试装置的测试方法,包括如下步骤:
[0058] 1)使用制样刀具将被测药条1.5切至目标长度,在切定长的被测药条2.2首端和尾端依次附着首端高能推进剂药片2.1和尾端高能推进剂药片2.3;
[0059] 具体的,被测药条1.5可以为螺压圆柱状的药条,也可为其他形状的被测药条;可以将螺压圆柱状的药条等长切断,典型尺寸为直径5mm,长度100mm,也可根据需要切割所需长度;切割首端高能推进剂药片2.1和尾端高能推进剂药片2.3时,可以将方坯状的浇筑药块,切为等厚片状,将片状切为等宽条状,将等厚等宽的条状切断为等长的长方体,典型尺寸为长宽高100mm*5mm*5mm;上述数值偏差典型值为±0.5mm。
[0060] 具体的,切割的工作工程为:图1的气缸一1.1上下动作远程操作,切刀夹具1.2上其切刀夹持位置的间距可调,首端刀具1.3和尾端刀具1.4受气缸一1.1和切刀夹具1.2带动,往下切断待切被测药条1.5。
[0061] 优选的,如图2所示,所述首端高能推进剂药片2.1和尾端高能推进剂药片2.3均为预制片状高能药;适用于手动模式和高能药不易获得的预制模式。如图3所示,或者将浓稠药浆状态的高能推进剂粘在切定长的被测药条2.2的首端和尾端,待粘上的浓稠药浆凝固后,首端为首端高能推进剂药片2.1,尾端为尾端高能推进剂药片2.3。适用范围广泛,易操作,降低成本。
[0062] 具体的,附着高能推进剂药片(首端高能推进剂药片2.1和尾端高能推进剂药片2.3)与穿点火丝2.4,采用如下两种方式:
[0063] 方式一:使用点火药和丙混合物将首端高能推进剂药片2.1和尾端高能推进剂药片2.3粘贴在切定长的被测药条2.2,形成预制的首端高能推进剂药片2.1和尾端高能推进剂药片2.3,适用于手动模式和高能药不易获得的预制模式;
[0064] 方式二:使用机械手抓取切定长的被测药条2.2,将切定长的被测药条2.2首部沾上高能药浆2.5,提起待其凝固,形成机制的首端高能推进剂药片2.1,旋转180°,将切定长的被测药条2.2尾部沾上高能药浆2.5,提起待其凝固,形成机制的尾端高能推进剂药片2.3。对成本受限的装置,方式二可精简为手动将浓稠药浆状态的高能药浆2.5涂抹在切定长的被测药条2.2的首尾两端。点火丝2.4位于切定长的被测药条2.2的首端。
[0065] 优选的,所述首端高能推进剂药片2.1和尾端高能推进剂药片2.3的截面尺寸等于切定长的被测药条2.2的截面。保证高能推进剂药片燃烧时发出所需的脉冲信号。
[0066] 具体的,药片厚度典型值为2mm±1mm。高能推进剂药片体积足够小,发出的声发射信号呈窄尖脉冲状。
[0067] 优选的,所述首端高能推进剂药片2.1和尾端高能推进剂药片2.3的燃速均不小于1.5倍的被测药条的燃速,首端高能推进剂药片2.1和尾端高能推进剂药片2.3燃烧发出的声发射信号强度均不小于1.5倍被测药条的强度。
[0068] 具体的,能够很好的保证首端高能推进剂药片2.1、尾端高能推进剂药片2.3和切定长的被测药条2.2燃烧时所发出的脉冲信号区别较大,易于识别。
[0069] 2)在首端高能推进剂药片2.1和切定长的被测药条2.2之间连接点火丝2.4,点火丝2.4连接包覆装置,包覆装置通过点火丝2.4将切定长的被测药条2.2、首端高能推进剂药片2.1和尾端高能推进剂药片2.3完全浸入包覆剂3.4进行包覆,直至完成试样制备(如图5所示);
[0070] 具体的,被测药条1.5切至目标长度后即为切定长的被测药条2.2,切定长的被测药条2.2的首端粘接首端高能推进剂药片2.1,切定长的被测药条2.2的首端和首端高能推进剂药片2.1之间连接点火丝2.4,切定长的被测药条2.2的尾端粘接尾端高能推进剂药片2.3。
[0071] 点火丝2.4预埋或者扎入首端高能推进剂药片2.1和切定长的被测药条2.2之间,除过点火丝要与电源电极接触的部分,使用包覆装置将试样整体浸入包覆剂进行包覆。上述药条、药片及点火丝、包覆层3.5等整体称作试样。
[0072] 优选的,所述包覆装置通过点火丝2.4将切定长的被测药条2.2、首端高能推进剂药片2.1和尾端高能推进剂药片2.3完全浸入包覆剂3.4进行包覆,具体方法为:包覆装置夹取点火丝2.4,平移至包覆剂3.4上方,垂直向下移动将切定长的被测药条2.2、首端高能推进剂药片2.1和尾端高能推进剂药片2.3完全浸入包覆剂3.4,垂直向上提起晾干,根据试样的燃烧能量,重复上述步骤,完成试样制备。
[0073] 具体的,夹具工装3.2上安装有多个气动驱动夹爪3.3,将点火丝2.4两端向上弯曲,夹在气动驱动夹爪3.3上,控制气缸二3.1及夹具工装3.2使切定长的被测药条2.2和高能推进剂药片移动至包覆剂3.4上方,垂直向下浸入包覆剂3.4向上提出晾干,参照国军标770B‑2005 706.1反复多次。按照药条的能量不同,此包覆过程重复执行不同次数。典型次数为3~12遍循环。
[0074] 3)将试样装入声发射法燃速仪,点燃点火丝2.4引燃,燃面延轴向从切定长的被测药条2.2首端至切定长的被测药条2.2尾端,端面平行燃烧,首端高能推进剂药片2.1和尾端高能推进剂药片2.3在燃烧时均发出比切定长的被测药条2.2强的声发射信号,通过声发射法燃速仪探测燃烧过程中的声发射信号的强度‑时间曲线,记录声发射信号的强度‑时间曲线,识别声发射信号的强度‑时间曲线中首端高能推进剂药片2.1和尾端高能推进剂药片2.3燃烧时发出的脉冲信号,得到首尾脉冲信号的间隔时长,由切定长的被测药条2.2长度和首尾脉冲信号的间隔时长得到被测药条的燃烧速度,完成被测药条的燃速测试(如图6和图7所示)。
[0075] 具体的,点火:将准备好的试样带入到燃烧室,将试样装入声发射法燃速仪,通电点燃点火丝2.4;
[0076] 记录:燃烧室的侧壁安装有声发射探头,使用信号放大器将声发射探头的信号放大,声发射法燃速仪采集信号放大器放大后的信号,并将其转化为数字信号,由与声发射法燃速仪匹配的现有软件处理数据并显示波形,得到所示的曲线;
[0077] 分析:为便于直观对比,将试样的模型90℃旋转拉伸,使切定长的被测药条2.2的首端面与信号曲线的第一个脉冲对齐,使切定长的被测药条2.2的尾端面与信号曲线的第二个脉冲对齐。
[0078] 具体的燃烧过程:点火丝2.4通电后,引燃首端高能推进剂药片2.1和切定长的被测药条2.2的首端面,试样开始燃烧的同时,切定长的被测药条2.2燃烧发出剧烈的声发射信号,通过匹配的软件信号处理识别到此时的时刻t0;试样持续燃烧,当切定长的被测药条2.2燃烧到尾部端面时,引燃尾端高能推进剂药片2.3,再次发出剧烈的声发射信号,通过软件信号处理识别到此时的时刻t1。
[0079] 据此,切定长的被测药条2.2的燃烧时间Δt:
[0080] Δt=t1‑t0
[0081] 设切定长的被测药条2.2长度为L(mm),该被测药条的燃速r(mm/s),:
[0082]
[0083] 利用高能推进剂药片在燃烧过程中发出的声发射信号强度明显大于药条的特点,从记录到的燃烧过程声发射信号强度‑时间曲线中,区分药条首尾两端药片燃烧发出的声发射信号的时刻,首尾时刻相减,得到的区间时长,等同于药条燃烧持续的时长。从而有:燃速等于定长切取的药条长度除以首尾脉冲间隔时间。
[0084] 优选的,所述识别声发射信号的强度‑时间曲线中首端高能推进剂药片2.1和尾端高能推进剂药片2.3燃烧时发出的脉冲信号,其识别方法采用模拟电路方法识别或者数字信号处理方法识别。
[0085] 具体的:
[0086] 模拟电路方法识别为:
[0087] 声发射法燃速仪包括放大电路、滤波电路、比较电路和触发器电路、计时器;放大电路、滤波电路、比较电路、触发器电路和计时器依次电连接。
[0088] 本发明的声发射法燃速仪采用放大电路、滤波电路、运算放大器搭建的比较电路和触发器电路,放大电路、滤波电路、运算放大器搭建的比较电路和触发器电路均采用现有技术实现,在此不对其电路做详细说明。
[0089] 声发射信号强度‑时间曲线,在切定长的被测药条2.2、首端高能推进剂药片2.1和尾端高能推进剂药片2.3燃烧发出的声发射信号,用声发射探头转为电信号,经过声发射法燃速仪上的放大电路和滤波电路后,使用运算放大器搭建比较电路和触发器电路,根据比较电路(比较器)设定的阈值,将声发射电信号的首尾脉冲转为触发信号(触发器电路),首部脉冲触发信号接入到计时器的启动,尾部脉冲触发信号接入到计时器的停止,从而用模拟电路完成计时器电路的启动和停止触发,计时器得到的时间即为切定长的被测药条2.2的燃烧时长,等同于切定长的被测药条2.2燃烧持续的时长。从而有:燃速等于切定长的被测药条2.2长度除以首尾脉冲间隔时间。
[0090] 数字信号处理方法识别为:
[0091] 本发明的声发射法燃速仪采用模数转换电路,模数转换电路采用现有技术实现,在此不对其电路做详细说明。
[0092] 将首尾有尖脉冲的声发射信号,用声发射探头转为电信号,通过模数转换电路,得到数字量的声发射信号强度‑时间曲线,并使用匹配软件编程,用程序实现对波形的数字滤波和求导,得到首端高能推进剂药片2.1和尾端高能推进剂药片2.3声发射信号脉冲尖的时刻,尾部时刻减去首部时刻得到首尾脉冲的间隔时长,等同于切定长的被测药条2.2燃烧持续的时长。从而有:燃速等于切定长的被测药条2.2长度除以首尾脉冲间隔时间。
[0093] 本发明试样的燃烧环境与靶线法完全相同,保证了数据结果能够完全与靶线法重合,同时避开了靶线法测试钻孔、穿线和绑线,仅有的切定长、附着首尾高能推进剂药片、包覆等步骤,利用本装置所述的制样刀具、包覆装置、声发射法燃速仪能够实现业内现有技术水平下的自动化燃速测试;解决了氮气声发射法燃速测试信号问题,也克服了靶线法燃速测试穿靶线和绑药的繁琐过程,无需打孔、穿线和燃烧支架绑靶线,简化了靶线法燃速测试,使类似靶线法这样的高压气体环境下燃速测试更易实现自动化和“黑灯工厂”。
[0094] 本发明的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本发明的限制。
[0095] 以上例举仅仅是对本发明的举例说明,并不构成对本发明的保护范围的限制,凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
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