一种监测爆轰波速度变化的系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种监测爆轰波速度变化的系统，包括：一爆轰管，其包括依次连接的点火头、以及通过一法兰连通的驱动管体和测试管体，其中驱动管体的邻近点火头一端的内部设有一刚性螺旋结构，驱动管体的管壁上设有进气口，并且每隔一段预定间距设有一开孔，测试管体的远离法兰一端的管壁上设有出气口；固定安装在测试管体上并对应地穿过开孔进入测试管体内的光导纤维元件；一连接至光导纤维元件的光电转化装置，其将光导纤维元件检测到的光信号转化为相应的电信号；以及一连接至光电转化装置的示波器，其输出与电信号对应的波形图。本发明专利技术利用多通道光导纤维元件对小尺度范围内爆轰波的速度进行实时监测，有利于判断爆轰波传播速度的波动性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种监测爆轰波速度变化的系统，包括：一爆轰管，其包括依次连接的点火头、以及通过一法兰连通的驱动管体和测试管体，其中驱动管体的邻近点火头一端的内部设有一刚性螺旋结构，驱动管体的管壁上设有进气口，并且每隔一段预定间距设有一开孔，测试管体的远离法兰一端的管壁上设有出气口；固定安装在测试管体上并对应地穿过开孔进入测试管体内的光导纤维元件；一连接至光导纤维元件的光电转化装置，其将光导纤维元件检测到的光信号转化为相应的电信号；以及一连接至光电转化装置的示波器，其输出与电信号对应的波形图。本专利技术利用多通道光导纤维元件对小尺度范围内爆轰波的速度进行实时监测，有利于判断爆轰波传播速度的波动性。【专利说明】
本专利技术属于爆轰实验
，具体涉及。
技术介绍
爆轰是一种前导冲击波与化学反应强耦合、并且自持传播具有强间断的现象。爆轰波传播速度一般为2000?30000/8，由于爆轰波运动速度极快，因此难以监测小尺度范围内(例如100皿以内)的爆轰波的速度变化，而爆轰波速度波动却是判断爆轰波传播稳定性的关键依据。通过对爆轰波瞬态速度的测量，可以提高对可燃混合气体爆轰危害的风险评估能力，从而有效的避免或者减小爆轰对人员和财产的危害。 由于爆轰通常是伴随着强光的高速化学反应，因此利用光纤监测爆轰波的光信号，从而获得爆轰波的到达时间，最终计算爆轰波的瞬态速度，在理论上具有可行性。利用光纤测定爆轰速度的先例，在国内外均有报道，如最早的光纤爆速仪是瑞士的康蒂尼托(。社化丨如)生产的将六个同步计时器用于七根光纤之间的测量精度可达100！18的爆速仪、以及美国爱迪赛恩公司(10私生产的乂00-8型光纤爆速仪。但由于国外的仪器厂商对国内的技术封锁，所以产品价格昂贵。中北大学的姜爱华等研究人员通过11通道光纤测试了爆速的信号。国内主要爆速仪的型号为单段、五段、六段和十段，段数越高，其成本和费用也相应增加。目前国内外生产的设备都是利用光纤技术测量气体爆炸或凝聚炸药的爆炸波速度，由于气相爆轰波传播具有高速、高温、高能等特点，同时由于使用的段数有限，因此很难对气相爆轰波小尺度范围内的瞬态速度进行测量。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术一方面提供一种操作方便、成本较低的监测爆轰波速度的系统，以对爆轰波小尺度范围内的速度变化进行测量。 为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案: 一种监测爆轰波速度变化的系统，包括: —爆轰管，其包括依次连接的点火头、驱动管体以及测试管体，且所述驱动管体和测试管体通过一法兰连通，其中，所述驱动管体的邻近所述点火头一端的内部设有一刚性螺旋结构，所述驱动管体的管壁上设有进气口，并且所述测试管体的管壁上沿其长度方向每隔一段预定间距开设有一开孔，所述测试管体的远离所述法兰一端的管壁上设有出气0 ； 固定安装在所述测试管体上、并一一对应地穿过所述开孔进入所述测试管体内的光导纤维兀件； 一连接至所述光导纤维元件的光电转化装置，其将所述光导纤维元件检测到的光信号转化为相应的电信号；以及 一连接至所述光电转化装置的示波器，其输出与所述电信号对应的波形图，以根据所述波形图获取所述爆轰波在每两个相邻所述光导纤维元件之间的平均速度。 进一步地，所述系统还包括若干沿所述驱动管体的长度方向间隔设置在其管壁上的压力传感器。 进一步地，所述光导纤维元件分别通过一夹套固定安装在所述测试管体上，且所述夹套分别包括一夹套本体以及一设置在该夹套本体的进入所述测试管体内一端的耐高温玻璃。 优选地，所述驱动管体的长度范围为1200?1500111111，管径范围为60?68臟。 优选地，所述测试管体的长度范围为2500?3000111111，管径范围为30?38臟。 优选地，所述预定间距为至100?1500111111。 本专利技术另一方面提供一种监测爆轰波速度变化的方法，包括以下步骤: 步骤30，提供根据权利要求1所述的监测爆轰波速度变化的系统； 步骤31，通过所述进气口向所述驱动管体内引入可燃气体； 步骤32，触发所述点火器以点燃所述可燃气体，从而在所述驱动管体内形成爆轰波； 步骤33，通过各所述光导纤维元件检测到达其对应位置的所述爆轰波的光信号； 步骤34，通过所述光电转化装置将所述光信号转化为相应的电信号； 步骤35，通过所述示波器输出与所述电信号对应的波形图；以及 步骤36，根据所述波形图获取所述爆轰波在每两个相邻所述光导纤维元件之间的平均速度。 进一步地，在执行所述步骤33之前，通过若干沿所述驱动管体的长度方向间隔设置在其管壁上的压力传感器测量所述驱动管体内的压力，以判断所述驱动管体内是否形成爆轰波，如果形成爆轰波，则执行所述步骤33，否则，返回所述步骤31。 综上所述，本专利技术首先通过相隔预定间距的光导纤维元件检测到达相应位置的爆轰波的光信号，再通过光电转化装置将光信号转化为相应的电信号，然后通过示波器输出所述电信号对应的波形图，根据该波形图即可获取爆轰波在每两个相邻光导纤维元件之间的平均速度，即，实现对气相爆轰波小尺度范围内的瞬态速度变化的测量。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点: 1)利用多通道光导纤维元件对小尺度范围内爆轰波的速度进行实时监测，有利于判断爆轰波传播速度的波动性； 2)通过测量各种可燃混合气体爆轰瞬态速度，可以判断各种物质在不同状态下(如初始压力、化学当量比)的速度，从而有利于控制危险源，避免或减小爆轰对生命安全和财产的危害。 3)本专利技术结构简单、成本较小、操作容易，测量结果准确。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术爆轰管的结构示意图； 图2为本专利技术的监测爆轰波速度变化的系统的原理框图； 图3为本专利技术的光导纤维元件的安装示意图； 图4为本专利技术的光电转化装置的电路原理图； 图5为根据本专利技术测量的一个示例波形图。 【具体实施方式】 下面将结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。 本专利技术的监测爆轰波速度变化的系统包括一爆轰管，如图1所示，该爆轰管包括依次连接的高能点火头1、驱动管体5以及测试管体7，且驱动管体5和测试管体7通过一法兰6连通。其中，驱动管体5的管径优选约为60?68111111，长度优选约为1200?1500111111，邻近点火头1 一端的内部设有一刚性螺旋结构2，以产生湍流利于爆轰波的形成，并且驱动管体5的管壁上设有一进气口 3，用于加入预混可燃气体；测试管体7的长度优选约为2500?3000！^，管径优选约30?38臟，其管壁上沿长度方向每隔一段预定间距(优选100?开设有一开孔(孔径约2.2^)，并且测试管体7的远离法兰6 —端的管壁上设有一出气口 9，用于排出爆轰产物。 此外，本专利技术的监测爆轰波速度变化的系统还包括图2中示出的多个光导纤维元件8、一光电转化装置10以及一示波器11。其中，各光导纤维元件8如图1所示分别固定安装在测试管体7上、并穿过对应开孔进入测试管体7内，以检测爆轰波到达相应光导纤维元件8产生的光信号。由于爆轰具有高温高压特性，而光导纤维元件8是塑料材质，因此，如果直接利用光导纤维元件8接收爆轰波的光信号，则爆轰波可能会融化塑料光导纤维，从而导致测试管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种监测爆轰波速度变化的系统，其特征在于，包括：一爆轰管，其包括依次连接的点火头、驱动管体以及测试管体，且所述驱动管体和测试管体通过一法兰连通，其中，所述驱动管体的邻近所述点火头一端的内部设有一刚性螺旋结构，所述驱动管体的管壁上设有进气口，并且所述测试管体的管壁上沿其长度方向每隔一段预定间距开设有一开孔，所述测试管体的远离所述法兰一端的管壁上设有出气口；固定安装在所述测试管体上、并一一对应地穿过所述开孔进入所述测试管体内的光导纤维元件；一连接至所述光导纤维元件的光电转化装置，其将所述光导纤维元件检测到的光信号转化为相应的电信号；以及一连接至所述光电转化装置的示波器，其输出与所述电信号对应的波形图，以根据所述波形图获取所述爆轰波在每两个相邻所述光导纤维元件之间的平均速度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张博，沈晓波，于文强，陈婷，陈潇，李嘉晨，谢禄霖，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31