一种射频连续波下电爆装置温升预测系统及方法与流程

本发明涉及一种射频连续波下电爆装置温升预测系统及方法，属于军用设备技术领域。

背景技术：

电爆装置常用于引燃火药、引爆炸药，还可以作为小型驱动装置，用以快速打开阀门、解除保险及火箭间分离等，在常规武器弹药、导弹、核武器及航空航天系统等军事工程中得以广泛应用；它是起爆与点火的最敏感的始发能源，其功能首发性和作用敏感性决定了其在武器系统中的地位和作用，其安全性和可靠性直接影响武器系统的安全性和可靠性。本发明射频连续波下电爆装置温升预测效应试验评估方法，通过有限的试验建立不同射频连续波作用下电爆装置裸露桥丝温升的校准模型，实现电爆装置温升的有效校准和预测。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出了一种射频连续波下电爆装置温升预测系统及方法，实现射频连续波下电爆装置温升的有效预测。

本发明射频连续波下电爆装置温升预测系统，由可拆卸安装于受试电爆装置固定平台上的受试电爆装置，及用于测试受试电爆装置固定平台附近场强的电磁场场强测试仪，及用于测试受试电爆装置其裸露桥丝温升的温升测试系统，及用于发出射频连续波的射频发生装置组成；

所述温升测试系统包括用于感应受试电爆装置其裸露桥丝温度的温度传感器，及用于采集温度信号的数据采集设备，及用于对采集的温度信号数据进行分析处理并显示的数据读取设备；所述温度传感器经数据采集设备与数据读取设备电连接；所述温度传感器与受试电爆装置其裸露桥丝贴近放置；

所述射频发生装置包括用于发出射频信号的射频信号发生器，及用于对射频信号发生器发出的射频信号进行信号放大的宽带功率放大器，及用于将放大后的射频信号传输至堆叠对数周期天线上的双向耦合器，及用于采集双向耦合器工作电压的双通道微波功率计；

所述射频信号发生器依次经宽带功率放大器和双向耦合器其主线与堆叠对数周期天线电连接；所述双通道微波功率计其测量端与双向耦合器其副线电连接；

所述受试电爆装置固定于受试电爆装置固定平台其固定支架上；所述受试电爆装置固定平台其固定支架中心与堆叠对数周期天线中心之间设置有间距。

进一步地，所述受试电爆装置由引线、桥丝和药剂组成，且桥丝设置于引线中，药剂包裹于桥丝周围。

本发明的射频连续波下电爆装置温升预测系统的测试方法，包括以下步骤：

第一步，接实验仪器，将受试电爆装置固定在受试电爆装置固定平台的固定支架上，堆叠对数周期天线中心与受试电爆装置固定平台的固定支架中心距离固定为d；

第二步，分别打开射频信号发生器、宽带功率放大器、双通道微波功率计和电磁场场强测试仪；预热后调整信号源输出，即对射频信号发生器、宽带功率放大器、双通道微波功率计和电磁场场强测试仪进行开机半个小时，使仪器设备输出信号和测试数据稳定可靠，之后，测试堆叠对数周期天线的发射功率，并观察受试电爆装置是否发火爆炸，即查看输出的信号是否能让电爆装置爆炸，此时用电磁场场强测试仪测试受试电爆装置固定支架附近场强强度e，观察受试电爆装置其裸露桥丝的温升；同时，记录双通道微波功率计读数u、电磁场场强测试仪读数e、以及受试电爆装置其裸露桥丝的温升t；

第三步，重复第二步操作，以等步长d的原则逐步增加堆叠对数周期天线的注入信号，测试并记录10组试验数据；

第四步，对记录的数据进行作图分析处理，确定不同射频连续波与电爆装置温升的关系，实现射频连续波下电爆装置温升的预测；具体地，通过发射一个射频连续波，确定固定电爆装置处的场强强度，从而确定两者之间的比例关系；然后输出不同大小的射频连续波，根据比例关系得到该条件下的场强强度，用裸露桥丝的温升测试系统得到该条件下的裸露桥丝温升，最终得到不同场强与爆装置裸露桥丝温升的关系。

进一步地，所述第二步中的测试堆叠对数周期天线的发射功率的具体操作步骤为：利用双通道微波功率计测试双向耦合器上的电压u。

进一步地，所述第二步中的观察受试电爆装置其裸露桥丝的温升的具体操作步骤为：先去除受试电爆装置内包裹桥丝的药剂，然后将测温传感器贴近裸露桥丝放置，将温度传感器经数据采集设备与数据读取设备连接，使得受试电爆装置的裸露桥丝测温信号能够通过数据读取设备进行显示。

进一步地，所述第四步其具体操作步骤为：

依据双通道微波功率计读数与电磁场场强测试仪读数的值是正比例关系，则根据双通道微波功率计电压u与电磁场场强测试仪场强强度e，得到两者之间的关系，实现不同射频信号ui对应的场强强度ei：

ei＝k′·ui，(1)

当已知该处射频信号ui对应的场强强度ei的比例关系后，根据公式(2)计算得到该处的功率p(w)：

p(w)＝u²/50ω，(2)

再根据公式(3)和公式(4)得到与频谱仪一致的单位读数，

p(mw)＝1000·p(w)，(3)

p(dbm)＝10logp(mw)，(4)

根据辐照场强与桥丝温升对数比值k＝0.092和公式(1)、(4)得到：

根据公式(5)，得到不同场强强度与裸桥发火温升的关系，从而实现不同射频连续波下裸桥发火温升的有效预测，提高了试验方法的工程实用性。

本发明与现有技术相比较，本发明的射频连续波下电爆装置温升预测系统及方法，设计射频连续波下电爆装置温升测试系统并进行了实验，以确定不同射频连续波下电爆装置裸露桥丝的温升；根据试验结果得到不同射频连续波下电爆装置裸露桥丝的温升曲线，实现射频连续波下电爆装置温升的有效预测；射频信号发生器发出的射频信号通过宽带功率放大器进行放大，放大后的射频信号经过双向耦合器进入到堆叠对数周期天线上，使得电爆装置的裸露桥丝能够处于射频连续波环境下，然后通过数据采集设备采集由温度传感器检测到的裸露桥丝温升，再由数据读取设备对采集的温度信号数据进行处理分析并进行温度显示，实现了射频连续波下电爆装置裸露桥丝温升测试试验；通过调节射频信号发生器实现不同幅值的射频信号发射，用双通道微波功率计采集双向耦合器上的功率；电磁场场强测试仪测试受试电爆装置固定平台附近场强；由温度传感器、数据采集设备和数据读取设备组成的温升测试系统对受试电爆装置的裸露桥丝进行温升检测；通过有限的试验确定不同射频连续波与电爆装置温升的关系，并建立不同射频连续波作用下电爆装置裸露桥丝温升的校准模型，实现射频连续波下电爆装置温升的预测。

附图说明

图1是本发明的射频连续波下电爆装置发火测试系统结构示意图。

图2是本发明的a处放大结构示意图。

图3是本发明的测试结果图。

图4是本发明的辐照场强与桥丝温升对数关系图。

附图中各部件标注为：1-射频信号发生器、2-宽带功率放大器、3-双向耦合器、4-双通道微波功率计、5-堆叠对数周期天线、6-受试电爆装置裸露桥丝固定平台、7-受试电爆装置其裸露桥丝外侧的引线、8-受试电爆装置其裸露桥丝、9-温度传感器、10-数据采集设备、11-数据读取设备。

具体实施方式

如图1和图2所示的射频连续波下电爆装置温升预测系统，由可拆卸安装于受试电爆装置固定平台6上的受试电爆装置，及用于测试受试电爆装置固定平台6附近场强的电磁场场强测试仪(未图示)，及用于测试受试电爆装置其裸露桥丝8温升的温升测试系统，及用于发出射频连续波的射频发生装置组成；

所述温升测试系统包括用于感应受试电爆装置其裸露桥丝8温度的温度传感器9，及用于采集温度信号的数据采集设备10，及用于对采集的温度信号数据进行分析处理并显示的数据读取设备11；所述温度传感器9经数据采集设备10与数据读取设备11电连接；所述温度传感器9与受试电爆装置其裸露桥丝8贴近放置；

所述射频发生装置包括用于发出射频信号的射频信号发生器1，及用于对射频信号发生器1发出的射频信号进行信号放大的宽带功率放大器2，及用于将放大后的射频信号传输至堆叠对数周期天线5上的双向耦合器3，及用于采集双向耦合器3工作电压的双通道微波功率计4；

所述射频信号发生器1依次经宽带功率放大器2和双向耦合器3其主线与堆叠对数周期天线5电连接；所述双通道微波功率计4其测量端与双向耦合器3其副线电连接；

所述受试电爆装置固定于受试电爆装置固定平台6其固定支架上；所述受试电爆装置固定平台6其固定支架中心与堆叠对数周期天线5中心之间设置有间距。

所述受试电爆装置由引线7、桥丝8和药剂组成，且桥丝8设置于引线7中，药剂包裹于桥丝8周围。

本发明的射频连续波下电爆装置温升预测系统的测试方法，包括以下步骤：

第一步，接实验仪器，将受试电爆装置固定在受试电爆装置固定平台的固定支架上，堆叠对数周期天线中心与受试电爆装置固定平台的固定支架中心距离固定为d；

第二步，分别打开射频信号发生器、宽带功率放大器、双通道微波功率计和电磁场场强测试仪；预热后调整信号源输出，即对射频信号发生器、宽带功率放大器、双通道微波功率计和电磁场场强测试仪进行开机半个小时，使仪器设备输出信号和测试数据稳定可靠，之后，测试堆叠对数周期天线的发射功率，并观察受试电爆装置是否发火爆炸，即查看输出的信号是否能让电爆装置爆炸，此时用电磁场场强测试仪测试受试电爆装置固定支架附近场强强度e，观察受试电爆装置其裸露桥丝的温升；同时，记录双通道微波功率计读数u、电磁场场强测试仪读数e、以及受试电爆装置其裸露桥丝的温升t；

第三步，重复第二步操作，以等步长d的原则逐步增加堆叠对数周期天线的注入信号，测试并记录10组试验数据；

第四步，对记录于图3中的数据进行作图分析处理，确定不同射频连续波与电爆装置温升的关系，实现射频连续波下电爆装置温升的预测；

如图3所示，辐照场强p(dbm)和桥丝温升(℃)是根据实验得到的数据，辐照场强p’(dbm)是以-35.2dbm为基准，将其他辐照场强减去该基准得到，桥丝温升对数t”是桥丝温升t取对数后以桥丝温升对数t’0.89为基准，将其他桥丝温升对数减去该基准得到；从而得到辐照场强与桥丝温升对数关系k＝0.092，数据关系图如图4所示。

所述第二步中的测试堆叠对数周期天线的发射功率的具体操作步骤为：利用双通道微波功率计测试双向耦合器上的电压u。

所述第二步中的观察受试电爆装置其裸露桥丝的温升的具体操作步骤为：先去除受试电爆装置内包裹桥丝的药剂，然后将测温传感器贴近裸露桥丝放置，将温度传感器经数据采集设备与数据读取设备连接，使得受试电爆装置的裸露桥丝测温信号能够通过数据读取设备进行显示。

所述第四步其具体操作步骤为：

依据双通道微波功率计读数与电磁场场强测试仪读数的值是正比例关系，则根据双通道微波功率计电压u与电磁场场强测试仪场强强度e，得到两者之间的关系，实现不同射频信号ui对应的场强强度ei：

ei＝k′·ui，(1)

当已知该处射频信号ui对应的场强强度ei的比例关系后，根据公式(2)计算得到该处的功率p(w)：

p(w)＝u²/50ω，(2)

再根据公式(3)和公式(4)得到与频谱仪一致的单位读数，

p(mw)＝1000·p(w)，(3)

p(dbm)＝10logp(mw)，(4)

根据辐照场强与桥丝温升对数比值k＝0.092和公式(1)、(4)得到：

根据公式(5)，得到不同场强强度与裸桥发火温升的关系，从而实现不同射频连续波下裸桥发火温升的有效预测，提高了试验方法的工程实用性。

本发明的射频连续波下电爆装置温升预测系统及方法，设计射频连续波下电爆装置温升测试系统并进行了实验，以确定不同射频连续波下电爆装置裸露桥丝的温升；根据试验结果得到不同射频连续波下电爆装置裸露桥丝的温升曲线，实现射频连续波下电爆装置温升的有效预测；

射频信号发生器发出的射频信号通过宽带功率放大器进行放大，放大后的射频信号经过双向耦合器进入到堆叠对数周期天线上，使得电爆装置的裸露桥丝能够处于射频连续波环境下，然后通过数据采集设备采集由温度传感器检测到的裸露桥丝温升，再由数据读取设备对采集的温度信号数据进行处理分析并进行温度显示，实现了射频连续波下电爆装置裸露桥丝温升测试试验；通过调节射频信号发生器实现不同幅值的射频信号发射，用双通道微波功率计采集双向耦合器上的功率；电磁场场强测试仪测试受试电爆装置固定平台附近场强；由温度传感器、数据采集设备和数据读取设备组成的温升测试系统对受试电爆装置的裸露桥丝进行温升检测；通过有限的试验确定不同射频连续波与电爆装置温升的关系，并建立不同射频连续波作用下电爆装置裸露桥丝温升的校准模型，实现射频连续波下电爆装置温升的预测。

上述实施例，仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。