用于高速运动金属飞片测试的组合式电探针及加工方法技术

本发明专利技术公开了一种用于高速运动金属飞片测试的组合式电探针，多根金属丝均匀分布于胶膜筒体的圆周壁上，不同的金属丝的前端均不齐平并与胶膜前端共同形成多个台阶，固定圆柱位于胶膜筒体内的后段并与胶膜筒体相互连接，固定圆柱的前端比所有金属丝的前端均更加靠近胶膜筒体的后端。本发明专利技术还公开了一种组合式电探针的加工方法，包括：制作带金属丝的胶膜板；加压固化；台阶切割和修整；引线编号；制作固定立柱；制作带金属丝的胶膜筒体；粘接并固化固定立柱；检验、包装后得组合式电探针成品。采用本发明专利技术所述组合式电探针进行实验，可以在一发实验中取得传统多发实验才能获得的实验数据，显著降低了研究成本、缩短了研究周期。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种用于高速运动金属飞片测试的组合式电探针，多根金属丝均匀分布于胶膜筒体的圆周壁上，不同的金属丝的前端均不齐平并与胶膜前端共同形成多个台阶，固定圆柱位于胶膜筒体内的后段并与胶膜筒体相互连接，固定圆柱的前端比所有金属丝的前端均更加靠近胶膜筒体的后端。本专利技术还公开了一种组合式电探针的加工方法，包括：制作带金属丝的胶膜板；加压固化；台阶切割和修整；引线编号；制作固定立柱；制作带金属丝的胶膜筒体；粘接并固化固定立柱；检验、包装后得组合式电探针成品。采用本专利技术所述组合式电探针进行实验，可以在一发实验中取得传统多发实验才能获得的实验数据，显著降低了研究成本、缩短了研究周期。【专利说明】
本专利技术涉及一种冲击波物理和爆轰物理测试用传感器领域的电探针及加工方法，。
技术介绍
在炸药的爆轰性能和冲击压缩下材料的高压物性等基础研究领域，飞片运动状态是基本的测量对象，用以表征炸药做功能力和金属材料的高压物理性能；在战斗部研制过程中，炸药爆轰做功驱动金属飞片运动是表征产品设计性能的重要特征，反映了产品的杀伤效果、穿甲能力和会聚压缩程度等性能，是评估产品能否达到设计指标的依据，也是检验库存产品经过长期贮存后性能是否下降的依据。国内外都投入了大量人力和物力进行这方面的专门研究，并且取得了很大进展。由于飞片运动速度高，通常采用电探针测试飞片到达特定位置的时间。实验中将电探针接入电脉冲形成的网络电路中，实验前将该网络中的电容器充电，将金属飞片接入低电位，将电探针接入高电位。当高速运动的飞片与电探针碰撞时会输出一个电脉冲，由记录仪器采集作为时间信号，电探针的功能相当于电路中的高速脉冲开关。战斗部设计和可靠性检验以及相应的基础研究对时间测量的精度要求高，测量的不确定度要求在几十ns以内，因而对电探针的形状、尺寸、抗干扰能力和输出电性能都提出了特殊要求。文献《经福谦.实验物态方程导引(第二版).北京:科学出版社，1999》和《孙承纬.应用爆轰物理学.北京:国防工业出版社，2000》中提供了多种用于冲击波物理和爆轰物理实验测试所用的电探针种类、形状、尺寸、材料和主要性能，具体如下:球头式电探针:是一种结构简单的电探针，主体结构是一根金属导体，用于测量飞片飞行时间，测试飞片的的飞行速度一般小于1.5km/s。为了保证使用中的刚度，导体直径一般在Imm左右，如使用的探针较短，可以做到0.5mm直径。螺纹电探针:是在球头式电探针的基础上，增加探针的定位结构，以利于测量特定位置的飞片飞行时间，测试飞片的飞行速度一般小于1.5km/s。导电胶电探针:是在球头式电探针外部套一个金属管，内外两层金属用导电胶粘接，主要作用是要提高球头式电探针的刚度。测试飞片的的飞行速度一般小于1.5km/s。盖帽式电探针:是在球头式电探针外部套一个金属管，内外两层金属用绝缘漆粘接，这种探针的头部还有金属盖帽作为加强结构。由于头部特殊结构，可以克服飞片前空气冲击波的干扰，所测试飞片的飞行速度一般在lkm/s?5km/s。同轴电缆电探针:可将同轴电缆直接用于飞片飞行时间测量，这种电探针抗空间电磁干扰能力强。测试飞片的飞行速度一般小于1.5km/s,由于需要进行结构加固，这种探针尺寸较大。另有开口球头电探针和开口平头电探针，均是在球头式电探针外部包套不同的结构，用以增加探针的结构强度。测试飞片的飞行速度一般小于1.5km/s。上述文献介绍的电探针和目前实际使用的电探针都是独立结构，其尺寸较大。对应测试飞片的飞行速度在1.5km/s的探针，其直径一般在Imm以上。测试飞片的飞行速度在lkm/s?5km/s的盖帽式电探针,其直径一般在2mm以上。当高速运动的飞片与电探针碰撞时会产生金属喷溅物，成圆锥形分布，这种金属喷溅物速度高于飞片的速度，会在飞片到达前，对周围物体产生破坏作用。实验表明，当高速运动的飞片与金属细杆碰撞时，产生的金属喷溅物向周围扩散，其范围可以达到金属细杆直径的10倍。距离越近，喷溅物密度越高，当金属喷溅物的密度达到一定值后，可以形成导电的回路。对于飞片与电探针碰撞的场景，在5倍探针直径范围内，由于喷溅物密度较高，可以和飞片形成导电通道，导致探针周围5倍直径范围的电探针都会受其干扰，输出金属喷溅物到达的时间信号，而不是实验需要的飞片运动时间信号。在炸药爆轰驱动飞片的实验中，由于边侧稀疏波的影响、炸药装药结构的影响和飞片结构的影响等，飞片在运动过程中变形严重，对应飞片上不同的位置，其运动速度不一样。由于每根电探针只能给出一个时间数据，所以要测量大变形飞片运动状态，必须要密集布设探针，才能反应不同位置的变形量。使用原有的电探针会带来两方面不利的后果:一是由于探针直径较大，在飞片下方不能够布置较密集的电探针，但由于战斗部设计的特殊性，炸药爆轰驱动的飞片在运动过程会产生较大的变形，布设间距过大的探针不能全面反映飞片的变形量；二是战斗部设计需要了解飞片上某个位置连续运动的行为，由于探针之间干扰严重，不可能将单根探针捆绑在一起使用，因而也就无法连续测量飞片上某一位置连续运动的行为，必须要多发爆轰实验才能获得飞片连续运动的数据，增大了研发成本和实验成本。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种可一次获取多个实验数据的。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的:一种用于高速运动金属飞片测试的组合式电探针，包括胶膜筒体、固定圆柱和多根金属丝，所述胶膜筒体为由胶膜制成的圆形筒体，多根所述金属丝均匀分布于所述胶膜筒体的圆周壁上，所述金属丝与所述胶膜筒体同轴向，以所述组合式电探针应用时与所述金属飞片接触的一端为前端，不同的所述金属丝的前端均不齐平并与所述胶膜的前端共同形成多个台阶，每根所述金属丝的前端与其周边对应的胶膜前端齐平，所有所述金属丝的后端均延伸至所述胶膜筒体的后端以外，所述固定圆柱位于所述胶膜筒体内的后段并与所述胶膜筒体相互连接，所述固定圆柱的前端比所有所述金属丝的前端均更加靠近所述胶膜筒体的后端。上述结构中，胶膜筒体作为多根金属丝的安装载体，使金属丝的直径能够做到很小并保持位置固定，满足测试需求，且使多根金属丝呈圆形排列，在满足相邻金属丝之间的间距要求的同时，尽可能地实现固定金属丝和减小体积的目的，同时，胶膜筒体的胶膜也对高速运动的金属飞片碰撞时产生的喷溅物喷射范围起到了一定的限制作用；每一根金属丝均作为一个独立的电探针使用，金属丝的直径远小于传统的独立电探针，所以相比多根传统电探针集中安装的结构会显著节约占用空间，多根有序排列的金属丝组成整体的组合式电探针，实现多根传统电探针集中安装的功能；多根金属丝的前端呈台阶状排列，是为了使多根金属丝的前端与高速运动的金属飞片碰撞时间形成差异，达到测试目的，多根金属丝的后端延伸至胶膜筒体的后端以外是为了连接测试设备，将测试时产生的电信号传输给测试设备；固定圆柱用于确保胶膜筒体长期保持圆筒状，使其不变形，确保本组合式电探针的正常应用。优选地，所述金属丝的直径不大于0.1mm，相邻的所述金属丝之间的距离为0.4?Imm ;所述固定圆柱的前端与最近的所述台阶之间的距离不小于2.5mm ;相邻的所述台阶之间的距离为2?20mm ;所述胶膜筒体的胶膜厚度不大于0.08mm。上述参数只是一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高速运动金属飞片测试的组合式电探针，其特征在于：包括胶膜筒体、固定圆柱和多根金属丝，所述胶膜筒体为由胶膜制成的圆形筒体，多根所述金属丝均匀分布于所述胶膜筒体的圆周壁上，所述金属丝与所述胶膜筒体同轴向，以所述组合式电探针应用时与所述金属飞片接触的一端为前端，不同的所述金属丝的前端均不齐平并与所述胶膜前端共同形成多个台阶，每根所述金属丝的前端与其周边对应的胶膜前端齐平，所有所述金属丝的后端均延伸至所述胶膜筒体的后端以外，所述固定圆柱位于所述胶膜筒体内的后段并与所述胶膜筒体相互连接，所述固定圆柱的前端比所有所述金属丝的前端均更加靠近所述胶膜筒体的后端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁利华，谷岩，王小龙，王军，赵川梅，汤海泓，陈立云，李军，张从和，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院总体工程研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51