一种立体式爆炸物爆炸压力多方位测量装置及方法与流程

本发明涉及一种立体式爆炸物爆炸压力多方位测量装置及方法，属于爆炸物爆轰冲击波超压信号测量领域，具体涉及一种立体式爆炸物爆炸压力多方位测量装置及方法。

背景技术：

在涉及爆炸装置的案件中，尤其在反恐防爆案件中，对爆炸装置可能产生的爆炸损伤和爆炸后果估计不足，安全防控意识不到位，会造成人员伤亡和经济损失。岩土介质中不同装药结构爆炸产生冲击波压力的大小和方位直接影响着固体介质的断裂效果、掘进巷道围岩损伤情况、开挖轮廓面成型效果和爆破危害严重程度。预估爆炸装置和装药结构发生爆炸时产生强动载的大小和方位，对于最大限度避免或减少爆炸造成的人员伤害与经济损失，实现不同装药结构在爆炸瞬间作用于炮孔壁的冲击波动荷载和爆生气体准静态作用压力的精准测量具有重要意义。由于爆炸物形状的多样性和结构的独特性，同时获取爆炸物多方位爆炸波时空分布参数是十分困难的。因此，根据爆炸物形状多样性、结构独特性和多方位爆炸波时空分布参数获取技术存在的不足，将具有不可压缩性的水作为传压介质，设计了一种立体式爆炸物爆炸压力多方位测量装置，获取爆炸物多方位爆炸冲击波和气泡脉动参数，为爆炸物爆轰冲击波超压信号测量提供一种新思路。

技术实现要素：

为了深入研究爆炸物爆炸波时空分布参数，本发明提出一种立体式爆炸物爆炸压力多方位测量装置及方法，为爆炸物爆轰冲击波超压信号采集与测量提供一种新思路。

为了实现以上目的，有效采集与测量爆炸物爆炸冲击波超压，本发明采用如下技术方案：一种立体式爆炸物爆炸压力多方位测量装置及方法，本发明的技术方案是：

一种立体式爆炸物爆炸压力多方位测量装置，包括立体式传感器装配架、套筒装置、压力传感器与数据采集测量装置、引爆装置。

立体式传感器装配架由1个方形框架、2个u型组合框架、5个外套筒和1个吊钩组成，方形框架由1个u型架、2个等边直角架、3个外套筒组成，u型组合框架由1个等边直角架、1个直角架和1个外套筒组成。u型架、等边直角架、直角架材质为铁，框架内侧为楔形尖劈状，框架外侧呈规则矩状，u型架长边外侧矩形表面中心与吊钩相连，u型架侧面、等边直角架侧面和直角架侧面等间距开有直径相同的小孔。u型组合框架与方形框架形成一定角度的夹角。

套筒装置由外套筒和传感器辅助套筒组成，外套筒和传感器辅助套筒材质为铁，套筒外形呈流线型，套筒外壁轴线上钻尺寸相同的螺纹孔，配备与螺纹孔尺寸相符的内旋螺丝。

引爆装置由发爆器和导线组成，发爆器通过导线与爆炸物内用漆包线焊接的桥丝相连。

压力传感器与数据采集测量装置由压力传感器、电荷放大器、数据记录仪组成，压力传感器置于传感器辅助套筒中，带有压力传感器的传感器辅助套筒通过内旋螺丝固定在外套筒内，压力传感器与电荷放大器、数据记录仪通过导线相连。

一种立体式爆炸物爆炸压力多方位测量装置的操作方法，包括以下步骤：

ⅰ、确定满足测量要求的方形框架和u型组合框架的连接角度与尺寸，方形框架和u型组合框架分别与外套筒进行焊接，组成有一定夹角的立体式传感器装配架；

ⅱ、设计符合实际需求的爆炸物，通过立体式传感器装配架小孔用绳子固定爆炸物，保持爆炸物中心与装配架外套筒轴心共线；

iii、将压力传感器置于传感器辅助套筒中，再将带有压力传感器的传感器辅助套用内旋螺丝固定在外套筒内；

ⅳ、压力传感器输出端电缆线与电荷放大器连接，电荷放大器与数据记录仪连接；

v、将横梁上电动行车与立体式传感器装配架的吊钩连接，将立体式传感器装配架放入水池，保持爆炸物位于水池中心轴线距离水面2/3位置处；

ⅵ、通过发爆器进行引爆，被测爆炸物发生爆破，多方位压力传感器、电荷放大器、数据记录仪采集信号数据，完成一次爆炸物多方位水下爆破测试；

ⅶ、每次爆破结束后，读取数据记录仪采集的爆炸压力信号，数据保存至计算机；

ⅷ、上述步骤中，改变立体式传感器装配架尺寸与焊接角度、爆炸物形状与爆破位置、压力传感器与爆炸物间距，可以进行不同爆破条件下、不同种类的爆炸物爆炸压力测试，研究爆炸物爆炸压力多方位变化规律，分析爆炸物爆炸波时空分布情况。

附图说明

图1为立体式爆炸物爆炸压力多方位测量装置示意图；

图2为立体式传感器装配架示意图；

图3为方形框架示意图；

图4为u型组合框架示意图；

图5为传感器辅助套筒示意图；

图中1-u型架、2-等边直角架、3-直角架、4-外套筒、5-传感器辅助套筒、6-吊钩、7-内旋螺丝、8-压力传感器、9-电荷放大器、10-数据记录仪、11-发爆器、12-导线、13-小孔、14-螺纹孔、15-爆炸物、16-水池、17-横梁、18-电动行车。

具体实施方式

以下结合附图和立体式传感器装配架实施案例对本发明做进一步说明。

一种立体式爆炸物爆炸压力多方位测量装置，一种立体式爆炸物爆炸压力多方位测量装置，由立体式传感器装配架、套筒装置、压力传感器与数据采集测量装置、引爆装置几部分组成。

其中，立体式传感器装配架21由1个平面四方框架、2个u型组合框架和5个外套筒组成。u型架1短边端口和2个等边直角架2的端口与3个外套筒4焊接成1个平面的方形框架19，等边直角架2的一端和直角架3的短边端口与1个外套筒4焊接成1个u型组合框架20。2个u型组合框架20的短边端口与方形框架19底部外套筒4焊接，2个u型组合框架20的长边端口在u型架1长边侧面中心与u型架1焊接，组成立体式传感器装配架。套筒装置由外套筒4和传感器辅助套筒5组成，压力传感器8通过内旋螺丝7固定在传感器辅助套筒5中，带有压力传感器8的传感器辅助套筒5放在外套筒4内，内旋螺丝7通过外套筒4外壁螺纹孔14固定传感器辅助套筒5。引爆装置由发爆器11和导线12组成，发爆器11通过导线12与爆炸物15内部的热缩管中用漆包线焊接的桥丝相连。压力传感器与数据采集测量装置由压力传感器8、电荷放大器9、数据记录仪10组成，压力传感器8输出端与电荷放大器9连接，电荷放大器9与数字记录仪10连接。

本实例中，立体式传感器装配架21架厚15mm，架宽50mm，u型架1长边700mm，短边330mm，等边直角架2边长330mm，直角架3长边342.5mm，短边330mm，小孔13直径15mm，相邻两个小孔间距100mm，外套筒4长100mm，内径24mm，外径40mm，方形框架19和型组合框架20之间夹角为90°，传感器辅助套筒5长300mm，内径22mm，外径12mm，螺纹孔14尺寸m3*0.35，配尺寸m1.7*0.35的内旋螺丝7，传感器8型号为fpg型笔杆形自由场压电压力传感器，电荷放大器9为ye5853型电荷放大器，数据记录仪10为54845a型infiniium示波器，爆炸物15由外直径6mm黄铜圆管制成，不耦合系数为2，水池直径5.5m，深度3.62m。

一种立体式爆炸物爆炸压力多方位测量方法，包括如下步骤：

ⅰ、设计方形框架19、u型组合框架20、外套筒4尺寸，通过焊接组成夹角为90°的立体式传感器装配架21；

ⅱ、选择由外直径6mm黄铜圆管制成、不耦合系数为2的爆炸物15，通过立体式传感器装配架21上小孔13用绳子固定爆炸物15，保持爆炸物15中心与立体式传感器装配架21上外套筒4轴心共线；

iii、将压力传感器8置于传感器辅助套筒5中，将带有压力传感器8的传感器辅助套5通过内旋螺丝7固定在外套筒4内；

ⅳ、压力传感器8输出端电缆线与电荷放大器9连接，电荷放大器9与数据记录仪10连接；

v、横梁17上的电动行车18与吊钩6相连，将带有压力传感器8的立体式传感器装配架21放入水池16，保持爆炸物15位于水池16中心轴线距离水面2/3位置处；

ⅵ、通过发爆器11进行引爆，水下爆炸物15发生爆破，压力传感器8、电荷放大器9、数据记录仪10采集信号数据，完成一次爆炸物多方位水下爆破测试；

ⅶ、每次爆破结束后，读取数据采记录仪10采集的爆炸压力信号数据，数据保存至计算机；

ⅷ、上述步骤中，改变立体式传感器装配架21尺寸与焊接角度、爆炸物15形状与爆破位置、压力传感器8与爆炸物15距离，可以进行不同爆破条件下、不同种类爆炸物15水下爆炸压力测试，研究爆炸物15水下爆炸压力多方位变化规律，分析爆炸物15爆炸波时空分布情况。