本申请属于云雾爆轰性能测试技术领域，涉及一种云雾爆轰性能测量方法，可用于气液相云雾爆轰过程观测与参数测量。
背景技术：
燃料空气炸药(fae)作为一种新的爆炸能源，因其具有毁伤面积大，毁伤效能高等特点，从而引起了世界各国的普遍重视与发展。燃料空气炸药是以挥发性液体碳氢化合物或固体粉质可燃物为燃料，以空气中的氧气为氧化剂组成的非均相爆炸性混合物，其使用时在一次引信和中心抛撒装药爆炸作用下，把燃料抛撒到周围空气中，燃料迅速扩散并与空气混合形成爆炸性云雾，然后由二次引信引爆该云雾，实现云雾爆轰，产生爆炸冲击波、火球等，从而达到对目标大面积杀伤的作用。
目前，燃料空气炸药爆轰性能研究多数采用云雾爆轰管试验或无约束下实际装药抛撒静爆试验。云雾爆轰管试验具有参数测量多、试验成本低、设备可重复使用以及能够在实验室进行试验等特点，但是一般为了满足一定的爆轰压力要求，爆轰管管体多采用钢管加工设计，有时也会在爆轰管管体上设计有机玻璃窗口，但为了保证云雾爆轰管的耐压强度，有机玻璃窗口面积则很小，只能用于云雾粒度测量或爆炸温度测量，不能进行云雾爆轰传递过程影像观测。实际装药抛撒静爆试验一般在开阔的爆炸试验场进行，可使用高速摄影进行燃料抛撒、云雾扩散、云雾爆轰等全过程拍摄观测，但是试验经济成本较高，试验工作量大、效率较低。
因此，设计一种适用于云雾爆轰并具有参数测量多、试验成本低，操作简单便捷且能全过程可视化拍摄观测的试验测试方法，它能够用于新型高能燃料空气炸药爆轰能力测量与评价。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足和缺陷，本申请的目的在于提供一种经济安全、操作简便，性能可靠且能可视化观测的云雾爆轰能力测量方法。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种云雾爆轰能力测量方法，其特征在于：该方法利用包括由可视化云雾爆轰管、压力传感器、温度传感器、压力信号调理器、温度信号调理器、数据采集器及高频信号线等组成的测试系统测量云雾爆轰时的冲击波压力与爆炸温度参量，并可使用高速摄影仪对云雾爆轰过程进行全程观测，从而实现对云雾爆轰能力的测量与评价，其中云雾爆轰管中传感器通过信号线分别与信号调理器连接，信号调理器通过信号线与数据采集器连接。
本申请的一种云雾爆轰能力测量方法，该方法包括如下步骤：
步骤一：将温度传感器与压力传感器通过玻璃胶固定于爆轰管管体对应接口上，并确保接口密封牢固，未安装传感器的接口使用密封胶带粘接密封，然后放置24小时待玻璃胶固化后将爆轰管管体、管体支架及传感器支架放置于爆炸场地；
步骤二：通过信号线连接压力传感器、温度传感器、信号调理器及数据采集器，并调试测试系统确保其工作正常；
步骤三：在爆轰管管体内距起爆端口约10cm的顶部处粘贴一小型快粘钩，然后安装雷管及起爆药，首先使用胶带将雷管底部与起爆药柱端面粘接牢固，然后使用雷管脚线将其垂直悬挂于管体内挂钩上，并使起爆药柱处于管体截面中心；
步骤四：将雷管脚线接线端从起爆端盖中心孔穿出，并与起爆线连接，然后使用玻璃胶密封固定起爆端盖与中心穿线孔隙，再使用玻璃胶密封固定带堵头的尾部端盖；
步骤五：通过爆轰管体上端4个燃料填充口均匀加入被测燃料，之后使用密封塞密封燃料填充口；
步骤六：待被测燃料与爆轰管体内空气混合均匀后，启动数据采集器，然后起爆雷管，数据采集器记录冲击波压力数据与爆炸温度数据。
本申请的一种云雾爆轰能力测量方法，该方法所用测试系统中可视化云雾爆轰管包括爆轰管管体、密封塞、起爆端盖、尾部端盖、管体支架、压力传感器支架、温度传感器支架、温度传感器和压力传感器；其中：
所述的爆轰管管体为圆形管体，两端开口，其管体长度1000mm，管体外径(200～208)mm，管体内径184mm，壁厚(8～12)mm，材质为有机玻璃，管体上开有压力传感器接口、温度传感器接口与燃料填充口，压力传感器接口共7个，接口为圆形，孔径为21mm，间距100mm，分布在爆轰管管体一侧且与管体轴线平行，其第一个接口距爆轰管管体前端200mm，温度传感器接口共2个，接口为圆形，孔径为13mm，其分布在爆轰管管体另一侧且与管体轴线平行，距爆轰管管体前端分别为500mm与700mm，燃料填充口共4个，填充口为圆形，孔径为10mm，间距200mm，分布在爆轰管管体上部且与管体轴线平行，其第一个填充口距爆轰管管体前端200mm；
所述密封塞为硅橡胶密封塞，由上下两圆台组成为一体，上部圆台直径15mm，厚度10mm，下部圆台直径11mm，厚度8mm；
所述起爆端盖为带有中心孔隙的圆盘，由上下两圆台组成为一体，上部圆台直径为184mm，厚度10mm，下部圆台直径为210mm，厚度10mm，端盖中心孔隙直径2mm，材质为2a12型铝；
所述尾部端盖为中心带有堵头的圆盘，由上下两部分组成为一体，上部圆台直径为184mm，厚度10mm，下部圆台直径为210mm，厚度10mm，端盖中心有m12螺纹通孔，端盖材质为2a12型铝，堵头为m12螺钉，螺纹长度20mm，材质为钢；
所述管体支架为可调升降式支架，材质为钢，其上端为1/4圆弧形板，中间为一端带有螺纹的圆柱形支撑杆，下端为带有螺母的方形支座；所述压力传感器支架为可调升降式支架，材质为钢，其上端为1/4圆弧形板，中间为一端带有螺纹的圆柱形支撑杆，下端为带有螺母的圆形支座；所述温度传感器支架为可调升降式支架，材质为钢，其上端为圆柱形支撑杆，下端为带有螺母的圆形支座，其中支撑杆一端带有螺纹，另一端带有方形凹槽。
与现有技术相比，本申请的有益效果如下：
(1)本申请提供的一种云雾爆轰能力测量方法，其爆轰管管体采用有机玻璃制成，试验时可使用高速相机可对云雾爆轰全过程进行可视化拍摄与观测；
(2)本发明的云雾爆轰能力测量方法，参数测量较多，数据获取稳定可靠，其冲击波压力测量稳定性误差可达到3％左右，爆炸温度测量稳定性误差可达到1.5％左右，另外试验系统安装操作简单便捷，经济成本较低。
附图说明
图1是本申请测量方法中测试系统构成主视图；
图2是本申请测量方法中测试系统构成侧视图；
图3是本申请可视化云雾爆轰管结构主视图；
图4是本申请可视化云雾爆轰管结构后视图；
图5是环氧丙烷爆轰冲击波压力典型曲线图；
图6是环氧丙烷爆炸温度典型曲线图；
图7是环氧丙烷爆轰过程高速摄影图像；
图中，1-可视化云雾爆轰管，1-1-爆轰管管体，1-2-密封塞，1-3-起爆端盖，1-4-尾部端盖，1-5-管体支架，1-6-压力传感器支架，1-7-温度传感器支架，2-压力传感器，3-温度传感器，4-压力信号调理器，5-温度信号调理器，6-数据采集器，7-高频信号线。
下面结合附图及优选实施例对本发明作进一步的详述。
具体实施方式
以下是发明人给出的具体实施例。
实施例1
参照图1至图5，本实施例给出云雾爆轰能力测量方法的应用实例。
本申请一个实施例提供的云雾爆轰能力测量方法中测试系统包括可视化云雾爆轰管体、压力传感器、温度传感器、压力信号调理器、温度信号调理器、数据采集器及信号传输线等，其中可视化云雾爆轰管中管体为圆形管体，两端开口，其管体长度1000mm，管体外径200mm，管体内径184mm，壁厚8mm，材质为有机玻璃，管体上开有压力传感器接口、温度传感器接口与燃料填充口，压力传感器接口共7个，接口为圆形，孔径为21mm，间距100mm，分布在爆轰管管体一侧且与管体轴线平行，其第一个接口距爆轰管管体前端200mm，温度传感器接口共2个，接口为圆形，孔径为13mm，其分布在爆轰管管体另一侧且与管体轴线平行，距爆轰管管体前端分别为500mm与700mm，燃料填充口共4个，填充口为圆形，孔径为10mm，间距200mm，分布在爆轰管管体上部且与管体轴线平行，其第一个填充口距爆轰管管体前端200mm；密封塞为硅橡胶密封塞，由上下两圆台组成为一体，上部圆台直径15mm，厚度10mm，下部圆台直径11mm，厚度8mm；起爆端盖为带有中心孔隙的圆盘，由上下两圆台组成为一体，上部圆台直径为184mm，厚度10mm，下部圆台直径为210mm，厚度10mm，端盖中心孔隙直径2mm，材质为2a12型铝；尾部端盖为中心带有堵头的圆盘，由上下两部分组成为一体，上部圆台直径为184mm，厚度10mm，下部圆台直径为210mm，厚度10mm，端盖中心有m12螺纹通孔，端盖材质为2a12型铝，堵头为m12螺钉，螺纹长度20mm，材质为钢；管体支架为可调升降式支架，材质为钢，其上端为1/4圆弧形板，中间为一端带有螺纹的圆柱形支撑杆，下端为带有螺母的方形支座；压力传感器支架为可调升降式支架，材质为钢，其上端为1/4圆弧形板，中间为一端带有螺纹的圆柱形支撑杆，下端为带有螺母的圆形支座；温度传感器支架为可调升降式支架，材质为钢，其上端为圆柱形支撑杆，下端为带有螺母的圆形支座，其中支撑杆一端带有螺纹，另一端带有方形凹槽。
测试系统中压力传感器安装数量为4个，分别安装于起爆端起1、3、5、7接口，选用型号为昆山双桥cyg401型高频动态压力传感器，量程均为6mpa。温度传感器安装数量2个，分别安装于2个温度传感器接口，选用型号为wrkkj-103-d型铠装热电偶。
利用此测试系统测量典型燃料环氧丙烷气体体积分数20％时的爆轰性能，试验共进行3次，其试验时具体按下列步骤进行操作：
步骤一：将压力传感器与温度传感器通过玻璃胶固定于爆轰管管体对应接口上，并确保接口密封牢固，未安装传感器的接口使用密封胶带粘接密封，然后放置24小时待玻璃胶固化后将爆轰管管体、管体支架及传感器支架放置于爆炸场地；
步骤二：通过信号线连接压力传感器、温度传感器、信号调理器及数据采集器，并调试测试系统确保其工作正常；
步骤三：布设高速摄影仪，并调试拍摄参数及视角使其拍摄场景对准于爆轰管；
步骤四：在爆轰管管体内距起爆端口约10cm的顶部处粘贴一小型快粘钩，然后安装雷管及起爆药，雷管选择8号通用电雷管，起爆药选择直径φ10mm×10mmjh-14药柱，不带雷管孔。首先使用胶带将雷管底部与起爆药柱端面粘接牢固，然后使用雷管脚线将其垂直悬挂于管体内挂钩上，并使起爆药柱处于管体截面中心；
步骤五：将雷管脚线接线端从起爆端盖中心孔穿出，并与起爆线连接，然后使用玻璃胶密封固定起爆端盖与中心穿线孔隙，再使用玻璃胶密封固定带堵头的尾部端盖；
步骤六：根据爆轰管管体容积，理论计算环氧丙烷气体体积分数所占20％时所需环氧丙烷液体质量为13.8g，然后使用移液管将称量好的环氧丙烷液体快速从爆轰管体上端4个燃料填充口均匀加入，之后使用密封塞密封燃料填充口；
步骤七：观察环氧丙烷液体挥发情况，待环氧丙烷液体挥发完全并与爆轰管体内空气混合均匀后，启动数据采集器与高速摄影，然后起爆雷管，数据采集器记录冲击波压力数据与爆炸温度数据，高速摄影记录云雾爆轰过程影像。
通过数据记录，压力传感器与温度传感器分别获得了该试验环氧丙烷气体体积分数20％时的爆轰冲击波压力p与爆炸温度t参数，测试结果分别如表1、表2所示，其爆轰冲击波压力典型曲线如图5所示，爆炸温度典型曲线如图6所示，高速摄影图像如图7所示。
表1环氧丙烷爆轰冲击波压力数据
表2环氧丙烷爆炸温度数据
从上表1冲击波压力数据分析可看出，3次环氧丙烷/空气混合气体爆轰试验冲击波压力均值较一致，分别为1.08mpa、1.02mpa与0.99mpa，总平均值为1.03mpa，其每次试验冲击波压力值相对误差为4.7％、1.0％及3.5％，平均值则为3.1％。另外通过冲击波压力到达时间与相邻压力传感器之间距离，计算获得了3次试验中环氧丙烷/空气混合气体爆轰传播平均速度，分别为928m/s、889m/s和906m/s，平均值则为908m/s。从表2爆炸温度数据分析得出，3次环氧丙烷/空气混合气体爆轰试验爆炸温度分别为786℃、817℃与815℃，平均值为806℃，其相对误差分别为2.5％、1.4％及1.1％，平均值则为1.6％。图7则为试验爆轰过程高速摄影图像，可清晰观察到环氧丙烷/空气爆轰传播过程。通过上述3次试验中冲击波压力与爆炸温度的数据分析及爆轰传播过程高速摄影图像，说明该云雾爆轰能力测量方法适用于燃料空气炸药的爆轰能力测量，并且具有较高的测量稳定性，其冲击波压力测量稳定性误差可达到3％左右，爆炸温度测量稳定性误差可达到1.5％左右。
1.一种云雾爆轰能力测量方法，其特征在于：所述方法利用包括由可视化云雾爆轰管(1)、压力传感器(2)、温度传感器(3)、压力信号调理器(4)、温度信号调理器(5)、数据采集器(6)及高频信号线(7)组成的测试系统，所述可视化云雾爆轰管(1)包括爆轰管管体(1-1)、密封塞(1-2)、起爆端盖(1-3)、尾部端盖(1-4)、管体支架(1-5)、压力传感器支架(1-6)、温度传感器支架(1-7)，传感器通过高频信号线与信号调理器连接，信号调理器通过高频信号线与数据采集器连接；
具体按下列步骤进行：
步骤一：将压力传感器(2)与温度传感器(3)通过玻璃胶固定于爆轰管管体(1-1)对应接口上，并确保接口密封牢固，未安装传感器的接口使用密封胶带粘接密封，然后放置24小时待玻璃胶固化后将爆轰管管体(1-1)、管体支架(1-5)、压力传感器支架(1-6)及温度传感器支架(1-7)放置于爆炸场地；
步骤二：通过高频信号线(7)连接压力传感器(2)、温度传感器(3)、压力信号调理器(4)、温度信号调理器(5)及数据采集器(6)，并调试测试系统确保其工作正常；
步骤三：在爆轰管管体(1-1)内距起爆端口约10cm的顶部处粘贴一小型快粘钩，然后安装雷管及起爆药，首先使用胶带将雷管底部与起爆药柱端面粘接牢固，然后使用雷管脚线将其垂直悬挂于管体内挂钩上，并使起爆药柱处于管体截面中心；
步骤四：将雷管脚线接线端从起爆端盖中心孔穿出，并与起爆线连接，然后使用玻璃胶密封固定起爆端盖(1-3)与中心穿线孔隙，再使用玻璃胶密封固定带堵头的尾部端盖(1-4)；
步骤五：通过爆轰管体(1-1)上端4个燃料填充口均匀加入被测燃料，之后使用密封塞(1-2)密封燃料填充口；
步骤六：待被测燃料与爆轰管体内空气混合均匀后，启动数据采集器(6)，然后起爆雷管，数据采集器(6)记录冲击波压力数据与爆炸温度数据。
技术总结