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爆炸温度场的测量方法国内外研究现状

时间:2019-08-04 10:49来源:毕业论文
目前针对爆炸温度的测量方法主要分为非接触式和接触式[3]。 非接触式测温法主要利用物质的热辐射原理,通过间接测量物质的辐射能来判断其温度,一般包括比色测温、全辐射测温和

目前针对爆炸温度的测量方法主要分为非接触式和接触式[3]。
非接触式测温法主要利用物质的热辐射原理,通过间接测量物质的辐射能来判断其温度,一般包括比色测温、全辐射测温和亮度测温等。以下列举了一些非接触式测温方法。
早期应用于爆炸温度测量的是高速摄影法。爆炸的辐射强度会随着爆炸温度的升高而增大,从而使得摄影底片的黑度变大,可以先读出底片的黑度大小,然后再间接算出对应的温度值,但这种方法会产生一定误差[2]。37967
MPB.Laird、M.D.Tarasov等人利用光纤测试技术来测量爆炸温度。此外他们还通过双波长比色法对硝基甲烷等炸药的爆炸温度进行了测量[2]。
D.D.shear,E.M.Schmidt和E.J.Gion等人通过声学法来测量气体的温度,其时间分辨率可达到毫秒级。这种方法测温的基本原理是根据介质温度与声波传播速度的单值函数关系。首先先间接测量出测试声波的传播速度(根据测试声波通过指定路径所需时间求得),然后再利用此速度值通过函数关系来推算出被测介质的温度[20]。
南京理工大学的李秀丽、惠君明利用红外热成像仪对温压炸药的爆炸温度进行了测量,实验结果表明温压炸药不仅具有较高的爆炸场温度,高温持续时间也比传统炸药要长,为铝粉的充分燃烧提供了良好的条件[6]。论文网
西安近代化学研究所的田清政、袁宝慧等人利用光纤测温原理,设计了一种多通道瞬态测温装置,并测量了硝基甲烷炸药的光谱发射率和爆炸温度。该方法利用光纤接收和传输爆炸中所产生的光辐射信号,经过光电转换来实现温度测量[17]。
不同于非接触式测温法,接触式测温法是利用热平衡原理测温的一种方法,其温度传感器必须与被测物有良好的接触,这样它们就能够进行充分的热交换而达到相同的热平衡状态,此时温度传感器所测得的温度即为被测物的温度。以下列举了一些对接触式测温法的研究。

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西安近代化学研究所的王国庆、苏建军、李芝绒等人采用自制钨铼热电偶热电偶对TNT炸药的瞬态爆炸温度进行了实时测试,并分析了影响热电偶测量各种因素。实验证明了采用钨铼热电偶测量爆炸温度的可行性,这种方法能有效地反映出爆炸产物的热传输特性,对分析炸药的毁伤能力有着重要的意义[5]。
    中北大学的王代华、宋林丽、张志杰等人对基于钨铼热电偶的测温方法的有效性进行了验证。该方法利用软件进行热电偶的冷端补偿;采用反向比例放大器和程控放大器来构成二级放大电路对热电偶微弱的电压信号进行放大,通过截止频率为200kHz的低通滤波器滤除高频干扰信号;通过二次插值法把热电偶分度表拟合成抛物线,从而提高了测量精度。最后的测试和校准结果表明:接触测温方法的动态响应时间小于20微秒,在校准温度范围内其静态误差要小于0.8%[3]。
西安近代化学研究所的王建灵、李媛媛、徐洪涛等人采用直接接触的测温法,在密闭环境中测量了含铝量不同的7种混合炸药的爆炸场温度,并着重研究了铝含量与爆炸温度、高温持续时间的关系。研究结果表明,当铝粉含量为30%到40%左右时,爆炸场温度最高,可达到750℃,爆炸持续时间较长,此时铝粉的利用率最高[1]。
综上所述,辐射测温法被广泛应用于非接触式测温领域,其优点有:不会对被测对象的温度场分布造成干扰和影响、测温范围很宽、响应速度很快。然而此方法建立在爆炸产物处于准热平衡的假设之上,通过对爆炸波面热辐射的测量,由维恩定律来计算爆炸温度。这种方法把爆炸过程中产生的辐射看做绝对黑体的辐射,与实际有较大偏离。此外,缺乏被测介质的光谱发射率数据也会给爆炸温度的测量带来严重的误差。由于采用非接触式测温法易产生较大误差且测得的一般是爆炸火球的表面平均温度,因此必须采用接触式测温法才能准确地测量爆炸火球内部温度。接触式测温方法测量精度高、响应时间短、简单可靠、能直接获取测量点的温度数据,但由于炸药爆炸会产生高温、高压和强冲击波,所以它对于测温传感器的抗冲击性能、测温上限、响应时间以及设备的采样率要求较高。因此,本文基于接触式测温法重点对传感器以及采集设备进行了设计选型并搭建了爆炸温度场测试系统,开展了对接触式测温方法的研究[4][5]。 爆炸温度场的测量方法国内外研究现状:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20190804/36851.html
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