模拟深水环境爆炸试验用容器内爆炸冲击波压力测试装置

技术领域

本发明属于水下爆炸冲击波压力测试领域。具体涉及一种模拟深水环境爆炸试验用容器 内爆炸冲击波压力测试装置。

技术背景

随着人类社会对江河湖海资源的大力开发利用，水下爆破越来越被广泛用于各类水下工 程，如航道疏浚、地震探矿和深水炸礁等。水下爆破属于多耦合的交叉学科，由于它的复杂 性，研究一直以实验为主。为了更好的开展水下工程爆破技术的研究，不少科研机构开始引 进符合要求的模拟深水环境爆炸试验用容器。

利用水下爆炸冲击波压力测试装置对水下爆炸冲击波进行监测，进而对水下爆炸冲击波 的传播规律进行科学研究，这是普遍采用的方法。目前，使用的水下爆炸冲击波压力测试装 置中，压力传感器和电荷放大器分离，并通过长电缆连接，爆炸冲击波压力信号通过长电缆 过程中会受外界磁场作用而发生变化，从而使测试结果出现较大偏差；在现有的模拟深水环 境爆炸试验用容器内爆炸冲击波压力测试装置中，主要是通过悬挂带配重的绳索或在模拟深 水环境爆炸试验用容器内壁焊接金属底座用于固定压力传感器。当进行模拟深水环境爆炸试 验时，为测得模拟深水环境爆炸试验用容器内同一水深处的距离球形炸药不同位置处的水下 爆炸冲击波压力，现有的测试装置存在可靠性差，传感器固定不牢、测点位置难以更换等问 题，已不能满足试验需求。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种测试准确、安全可靠、安装方便和成本 低廉的模拟深水环境爆炸试验用容器内爆炸冲击波压力测试装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：所述装置包括压电式传感器、数据采集卡 和计算机。模拟深水环境爆炸试验用容器中心处装有球形炸药，在模拟深水环境爆炸试验用 容器的内壁上部和下部对应地固定有上部金属杆和下部金属杆。在球形炸药一侧垂直地连接 有3～8根铁丝，每根铁丝的一端与上部金属杆固定连接，另一端与下部金属杆固定连接，靠 近球形炸药的第一根铁丝与球形炸药的距离为200mm～400mm，每根铁丝的间距离相等。

每根铁丝分别固定有压电式传感器，每个压电式传感器与球形炸药位于同一水平线上， 每个压电式传感器通过各自的同轴测试电缆穿过电缆转接盘与数据采集卡电连接，数据采集 卡通过网线与计算机连接，计算机内装有爆炸冲击波压力测试软件。

所述球形炸药是表面由金属罩包裹的精密压装的球形炸药。

所述上部金属杆和下部金属杆的直径相同，上部金属杆和下部金属杆的直径均为 20～40mm。

所述3～8根铁丝的直径相同，每根铁丝的直径为1～3mm。

所述爆炸冲击波压力测试软件的主流程中：

代表压电式传感器分别在计数点n采集的爆炸冲击波压力；代表各压电式传感器采 集的爆炸冲击波压力峰值；i代表压电式传感器由内到外的顺序号，i为1～8的自然数；N代 表计数点总数，N为20000～50000。

所述爆炸冲击波压力测试软件的主流程是：

S1、初始化，设置计数点总数N，计数点n=0，

S2、计数点累加n＝n+1；

S3、分别扫描A/D1～A/D8，记录各压电式传感器采集的爆炸冲击波压力

S4、判断是否大于若大于则执行S5，否则执行S6；

S5、$P_{\max }^i=P_n^i;$

S6、判断n是否大于N，若大于N则执行S7，否则返回S2；

S7、对每个压电式传感器采集的数据，分别以计数点n为横坐标，以压电式传感器采集 的爆炸冲击波压力为纵坐标，绘出水下爆炸冲击波压力曲线，输出

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：

1、测试准确。本发明中的压电式传感器能方便地固定在铁丝上，铁丝又与上部金属杆和 下部金属杆相连，拉紧绷直后具有一定张力，在水下爆炸过程中，保证压电式传感器不会受 水下爆炸冲击波作用而偏离标定位置；同轴测试电缆绕在上部金属杆或下部金属杆上，能防 止其受水下爆炸冲击波作用而被损坏，确保能准确获得爆炸冲击波压力信号。

2、安全可靠。数据采集卡通过网线和计算机相连，可以实现长距离的数据传输，确保测 试人员和仪器的安全。

3、安装方便。本发明根据具体试验需求，能灵活改变铁丝和压电式传感器的数量和位置， 方便组装和拆卸。

4、成本低廉。本发明所用材料加工简单，费用低廉。

因此，本发明具有测试准确、安全可靠、安装方便和成本低廉的特点。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明的爆炸冲击波压力测试软件的主流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对其保护范围的限制。

实施例1

一种模拟深水环境爆炸试验用容器内爆炸冲击波压力测试装置。如图1所示，所述装置 包括压电式传感器5、数据采集卡9和计算机7。模拟深水环境爆炸试验用容器4中心处装有 球形炸药2，在模拟深水环境爆炸试验用容器4的内壁上部和下部对应地固定有上部金属杆1 和下部金属杆11。在球形炸药2一侧垂直地连接有5根铁丝10，每根铁丝10的一端与上部 金属杆1固定连接，另一端与下部金属杆11固定连接，靠近球形炸药2的第一根铁丝10与 球形炸药2的距离为200mm～400mm，每根铁丝10的间距离相等。

如图1所示，每根铁丝10分别固定有压电式传感器5，每个压电式传感器5与球形炸药 2位于同一水平线上，每个压电式传感器5通过各自的同轴测试电缆3穿过电缆转接盘6与 数据采集卡9电连接，数据采集卡9通过网线8与计算机7连接，计算机内装有爆炸冲击波 压力测试软件。

所述球形炸药2是表面由金属罩包裹的精密压装的球形炸药。

所述上部金属杆1和下部金属杆11的直径相同，上部金属杆1和下部金属杆11的直径 均为20～30mm。

所述5根铁丝10的直径相同，每根铁丝10的直径为1～2mm。

所述爆炸冲击波压力测试软件的主流程中：

代表各压电式传感器5分别在计数点n采集的爆炸冲击波压力；代表各压电式传感 器5采集的爆炸冲击波压力峰值；i代表压电式传感器5由内到外的顺序号，i为1～8的自然 数；N代表计数点总数，N为20000～50000。

所述爆炸冲击波压力测试软件的主流程如图2所示：

S1、初始化，设置计数点总数N，计数点n=0，

S2、计数点累加n＝n+1；

S3、分别扫描A/D1～A/D8，记录各压电式传感器5采集的爆炸冲击波压力

S4、判断是否大于若大于则执行S5，否则执行S6；

S5、$P_{\max }^i=P_n^i;$

S6、判断n是否大于N，若大于N则执行S7，否则返回S2；

S7、对每个压电式传感器5采集的数据，分别以计数点n为横坐标，以压电式传感器5 采集的爆炸冲击波压力为纵坐标，绘出水下爆炸冲击波压力曲线，输出

实施例2

一种模拟深水环境爆炸试验用容器内爆炸冲击波压力测试装置。除下述技术参数外，其 余同实施例1：

在球形炸药2一侧垂直地连接有3～4根或6～8根铁丝10；

上部金属杆1和下部金属杆11的直径均为30～40mm；

所述3～4根或6～8根铁丝10的直径相同，每根铁丝10的直径为2～3mm。

本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：

1、测试准确。本具体实施方式中的压电式传感器5能方便地固定在铁丝10上，铁丝10 又与上部金属杆1和下部金属杆11相连，拉紧绷直后具有一定张力，在水下爆炸过程中，保 证压电式传感器5不会受水下爆炸冲击波作用而偏离标定位置；同轴测试电缆绕3在上部金 属杆1或下部金属杆11上，能防止其受水下爆炸冲击波作用而被损坏，确保能准确获得爆炸 冲击波压力信号。

2、安全可靠。数据采集卡9通过网线8和计算机7相连，可以实现长距离的数据传输， 确保测试人员和仪器的安全。

3、安装方便。本具体实施方式根据具体试验需求，能灵活改变铁丝10和压电式传感器 5的数量和位置，方便组装和拆卸。

4、成本低廉。本具体实施方式所用材料加工简单，费用低廉。

因此，本具体实施方式具有测试准确、安全可靠、安装方便和成本低廉的特点。