力程序模拟的产物的动力学曲线。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本实用新型进一步描述。
[0028]如图1所示，一种研宄含能材料快速反应机理的装置，包括激波管1、样品固定装置2以及单色谱测试系统3 ;其中点火装置1-1、驱动段充气口 1-2、实验段充气口 1-3、第一压力传感器1-4、第二压力传感器1-5、聚乙烯薄膜1-6、光纤出口 1-7、光纤观察口 2-1、高温管保护的光纤2-2、圆环底座2-3、样品袋2-4、分光装置3-1、单色谱仪3_2、光电倍增管3-3、电荷放大器3-4、数字示波器3-5、电缆线3-6。
[0029]整个实验在激波管I中进行，首先将激波管I密封，驱动段充气口 1-2和实验段充气口 1-3分别用真空泵同时抽真空至0.005MPa。驱动段充气口 1_2充入化学计量比为2: I的氢气和氧气，并预留一定时间使其充分混合。用点火装置1-1电火花点火，使氢氧混合气体爆炸，冲破聚乙烯薄膜1-6后，在激波管实验段中就形成了冲击波(图一)。实验前把含能材料装在袋子2-4中，将它们装在样品固定装置2上。样品固定装置2放在第一压力传感器1-4的正下方，以保证压力传感器和信号光纤记录数据的时间同步。而光纤2-2通过光纤观察口 2-1耦合到样品固定装置2上，且端面背向冲击波传播方向，以防止信号光纤的误触发，光纤用高温管和波纹管保护，以免光纤在高温情况下受到损伤而影响光信号的传输。这样在入射冲击波作用下，袋子中的含能材料在强激波作用下迅速向周围空间抛撒并发生爆炸反应。
[0030]通过单色谱测试系统(单色谱仪3-2、光电倍增管3-3及示波器3-5)记录反应中间产物特征谱线的强度随时间变化曲线(图2)。实验中爆炸点火后产生的光讯号经过光纤2-2传输，分光装置3-1分光，分别进入三台单色谱仪3-2 (事先通过调节单色谱仪3-2的棱镜或光栅的角位置可以选择出射预定的单色光)。光讯号经单色谱仪3-2色散后，只有某一波长的单色光能够透过单色仪出口狭缝，经过光电倍增管3-3完成光信号转化为电信号后，由数字示波器3-5记录电压波形。
[0031]实验中以第一压力传感器1-4接收到的压力信号Pl为触发信号，
[0032]由于压力信号和光电信号是同步记录，因此，把这时与Pl同步对应的光电信号时间tl作为记录的零点，那么测试信号起跳点t2代表着产物的出现时间，测试信号起跳点t2与记录零点时间tl间隔就是该中间产物的点火时间Λ T(如图二所示)。同样以此方法时间的零点可以测量中间产物信号的拐点和峰值时间。
[0033]本实施方式的工作方式为:含能材料的快速化学反应过程，在实验条件下可以看作化学动力学控制的气相反应，其反应速率可以用Arrhenius定律表示
[0034]K = ATp exp (-E/RT)(I)
[0035]其中，A为指前因子；β为温度指数；Ε为活化能；R为气体常数；T为绝对温度。
[0036]拟用CHEMKIN程序计算含能材料的快速反应中反应产物的动力学曲线，根据测定的多个反应产物的出现时间和峰值时间差对比理论计算的结果，可以得到入射激波激励条件下含能材料快速反应过程中的重要产物反应通道和活化能等参数(图三)。
[0037]用反应动力计算程序模拟了含能材料快速反应的动力学特征曲线(图三)，结合实验测定的主要产物的出现时间、拐点时间和最大峰时间(图二)，对含能材料快速反应的反应通道进行修正，对原先的反应通道给于适当的添加或删减，并且对反应通道的速率(K):K = ATfi exp (-E/RT)的Α、β、E给于调整，使得根据修改后的参数所拟合出来的曲线和在实验中测到的产物出现时间及拐点、最大峰值时间尽量的吻合，这样修改后得到的简化反应模型着重考虑主要路径，舍弃影响较弱的反应。可以较为准确的反映出我们实验条件(高温高压)条件下含能材料快速反应的真实过程。
[0038]本实用新型能够实现研宄含能材料分解微观机理的关键技术为:
[0039]理论上用反应动力计算程序模拟出含能材料快速反应的动力学特征曲线，结合实验测定的主要产物的出现时间、拐点时间和最大峰时间，对含能材料快速反应的反应通道的速率K = ATfi exp (-E/RT)的Α、β、Ε等参数给于调整，使得根据修改后的参数所拟合出来的曲线和在实验中测到的产物出现时间及拐点、最大峰值时间要尽最大程度量的吻合。这是准确地反映出实验条件下含能材料快速反应的真实过程的关键。
[0040]本实施例中激波管I长6.0Om,内径为1cm ;实验段两个压力传感器1_4和1_5间隔55cm，第一压力传感器1-4距离激波管末端1-7为2.45m，驱动段氢气和氧气化学计量比为2: I，选用TDS5054示波器(带宽500MHz、四通道)，Phillips XP2262型光电倍增管(光谱范围300-650nm)，WDF反射式单色仪，YE5852电荷放大器，光纤为普通石英光纤(直径 0.9mm)。
[0041]已经出于示出和描述的目的给出了本实用新型的说明书，但是其并不意在是穷举的或者限制于所公开形式的实用新型。本领域技术人员可以想到很多修改和变体。
[0042]因此，实施方式是为了更好地说明本实用新型的原理、实际应用以及使本领域技术人员中的其他人员能够理解以下内容而选择和描述的，即，在不脱离本实用新型精神的前提下，做出的所有修改和替换都将落入所附权利要求定义的本实用新型保护范围内。
【主权项】
1.一种研宄含能材料快速反应机理的装置，其特征在于:包括激波管、样品固定装置以及单色谱测试系统，其中激波管包括点火装置、驱动段充气口、实验段充气口、第一压力传感器、第二压力传感器、聚乙烯薄膜和光纤出口 ；样品固定装置包括光纤观察口、高温管保护的光纤、圆环底座和样品袋；单色谱测试系统包括分光装置、单色谱仪、光电倍增管、电荷放大器、数字示波器和电缆线。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:样品固定装置放在第一压力传感器的正下方。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:光纤通过光纤观察口耦合到样品固定装置上，且端面背向冲击波传播方向。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:激波管长6.00m，内径为1cm ;第一压力传感器和第二压力传感器间隔55cm，第一压力传感器距离激波管末端为2.45m。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:选择带宽500MHz、四通道的数字示波器，光谱范围300-650nm的光电倍增管，反射式单色谱仪，直径0.9mm的普通石英光纤。
【专利摘要】本实用新型公开了一种研究含能材料快速反应机理的装置，其特征在于：包括激波管、样品固定装置以及单色谱测试系统，其中激波管包括点火装置、驱动段充气口、实验段充气口、第一压力传感器、第二压力传感器、聚乙烯薄膜和光纤出口；样品固定装置包括光纤观察口、高温管保护的光纤、圆环底座和样品袋；单色谱测试系统包括分光装置、单色谱仪、光电倍增管、电荷放大器、数字示波器和电缆线。基于此得到的简化反应模型着重考虑主要路径，舍弃影响较弱的反应，可以准确地反映出实际实验条件下含能材料快速反应的真实过程。
【IPC分类】G01N21-27
【公开号】CN204359677
【申请号】CN201320486505
【发明人】吴旌贺, 夏丽莉, 李记辉, 卢守府, 李帅, 史金磊
【申请人】河南教育学院
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年8月12日