化爆加載低溫沖擊起爆實驗裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明的實施方式涉及含能材料爆轟性能測試技術、低溫試驗技術等領域，更具體地，本發(fā)明的實施方式涉及一種化爆加載低溫沖擊起爆實驗裝置及采用該裝置進行化爆加載低溫沖擊起爆實驗的方法。
【背景技術】
[0002]沖擊起爆實驗是研究含能材料爆轟性能的重要手段。含能材料的爆轟性能除與其本身的性質有關外，還與環(huán)境溫度密切相關，因此，對含能材料的研究經常需要開展某一特定溫度下的沖擊起爆實驗。
[0003]目前，對含能材料進行低于室溫環(huán)境的沖擊起爆實驗最常用的方法是將整個實驗裝置置于低溫實驗箱中，如圖1所示，化爆沖擊加載系統(tǒng)103安放在隔板104上，隔板104安放在被測樣品105上，被測樣品105放置在底座106上，化爆沖擊加載系統(tǒng)103、隔板104、被測樣品105和底座106組成的整體放置在低溫實驗箱102里，通過低溫控制系統(tǒng)101來控制低溫實驗箱102里的溫度從而間接控制被測樣品105的溫度，該實驗裝置具有以下幾點不足之處:
[0004]1、化爆沖擊加載系統(tǒng)受到了低溫環(huán)境影響。上述裝置對被測樣品進行冷卻的同時不可避免地對化爆沖擊加載系統(tǒng)進行了冷卻，從而導致不同溫度下初始沖擊加載條件不一致。
[0005]2、溫控精度較低。低溫控制系統(tǒng)通過控制低溫實驗箱內的溫度來間接控制被測樣品的溫度，這種間接控制容易出現(xiàn)溫度反饋滯后，溫控精度較低，樣品溫度容易“過沖”，從而影響試驗結果。
[0006]3、溫控效率較低。整個實驗裝置需要通過與周圍環(huán)境熱交換進行冷卻，而整個實驗箱內部空間較大，被測樣品冷卻過程緩慢，且冷卻不均勻，樣品內部容易出現(xiàn)溫度梯度，需要較長的保溫時間(I小時以上)才能使樣品整體溫度穩(wěn)定到目標溫度。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術的不足，提供一種化爆加載低溫沖擊起爆實驗裝置及采用該裝置進行化爆加載低溫沖擊起爆實驗的方法，以期望可以消除實驗溫度對化爆沖擊加載系統(tǒng)的影響，較好地控制被測樣品的溫度，避免出現(xiàn)溫度過沖現(xiàn)象，提高實驗的精度，較快地使被測樣品溫度穩(wěn)定在目標溫度，節(jié)省實驗時間。
[0008]為解決上述的技術問題，本發(fā)明的一種實施方式采用以下技術方案:
[0009]—種化爆加載低溫沖擊起爆實驗裝置，包括化爆沖擊加載系統(tǒng)，隔板，被測樣品和底座，所述化爆沖擊加載系統(tǒng)置于隔板上，被測樣品置于隔板和底座之間，該裝置還包括低溫控制系統(tǒng)，所述低溫控制系統(tǒng)包括圍繞在被測樣品四周并與隔板和底座形成密閉空間的冷卻裝置、探入被測樣品內部的溫度傳感器，以及接收溫度傳感器的信號并控制冷卻裝置以預定冷卻速率將被測樣品冷卻至目標溫度的低溫控制器;所述隔板包括隔熱層和衰減層上下兩層。
[0010]上述化爆加載低溫沖擊起爆實驗裝置中，所述化爆沖擊加載系統(tǒng)包括平面波透鏡、放置在平面波透鏡上的雷管和設置在平面波透鏡下方的傳爆藥，所述傳爆藥位于隔熱層上。
[0011]上述化爆加載低溫沖擊起爆實驗裝置中，所述隔熱層由有機高分子材料制成。有機高分子材料種類很多，在選用具體種類時，根據(jù)其具有的隔熱效果和沖擊波衰減效果進行選擇即可，比如可以選用聚四氟乙烯或者聚甲基丙烯酸甲酯等，但不限于這兩種材料。
[0012]上述化爆加載低溫沖擊起爆實驗裝置中，所述衰減層由金屬材料制成。金屬材料種類很多，在選用具體種類時，根據(jù)其具有的沖擊波衰減效果進行選擇即可，比如可以選用鋁、銅等，但不限于這兩種材料。
[0013]上述化爆加載低溫沖擊起爆實驗裝置中，所述被測樣品還可以內置壓力傳感器，壓力傳感器連接到壓力監(jiān)測系統(tǒng)上。
[0014]上述化爆加載低溫沖擊起爆實驗裝置中，所述壓力傳感器為應變片壓力傳感器。
[0015]本發(fā)明還提供了采用上述裝置進行化爆加載低溫沖擊起爆實驗的方法，該方法包括以下步驟:
[0016]步驟1:根據(jù)實驗所需的初始沖擊加載壓力選擇爆壓合適的傳爆藥；
[0017]步驟2:根據(jù)沖擊波在隔熱層及衰減層中的衰減關系確定隔熱層和衰減層的厚度；
[0018]步驟3:裝配化爆加載低溫沖擊起爆實驗裝置；
[0019]步驟4:通過低溫控制系統(tǒng)設定實驗所需的目標溫度以及溫度冷卻速率，然后啟動冷卻裝置對被測樣品進行降溫；
[0020]步驟5:觀察低溫控制系統(tǒng)中溫度傳感器的反饋信息，當被測樣品的溫度達到目標溫度且溫度穩(wěn)定時，引爆雷管進行沖擊起爆實驗。
[0021]上述化爆加載低溫沖擊起爆實驗的方法中，步驟5所述溫度穩(wěn)定是指被測樣品在所述目標溫度±1°C范圍內的保持時間I lOmin。
[0022]下面對本發(fā)明的技術方案進行進一步的說明。
[0023]本發(fā)明所述的裝置可以測試被測樣品在不同沖擊波壓力下的起爆性能。冷卻裝置將被測樣品冷卻到某一低溫并且在該溫度下保持至少lOmin，確保被測樣品內外無溫差。由于隔熱層將化爆沖擊加載系統(tǒng)和低溫控制系統(tǒng)隔開，因而在冷卻被測樣品時，低溫控制系統(tǒng)不會對化爆沖擊加載系統(tǒng)所處的環(huán)境的溫度造成影響。然后引爆雷管，雷管引爆平面波透鏡后作用于傳爆藥，傳爆藥爆炸產生的沖擊波通過隔熱層隔熱和初步衰減，隔熱層使被測樣品的溫度不受傳爆藥影響，接著通過衰減層進一步衰減后，沖擊波壓力減小，達到需要測定被測樣品起爆情況的沖擊波壓力范圍，該沖擊波作用于低溫被測樣品，通過其它監(jiān)測裝置可以測得被測樣品在該沖擊波條件下的起爆情況。
[0024]本發(fā)明的裝置直接對被測樣品進行降溫，能夠迅速將被測樣品的溫度降低到目標溫度，如-10°C等，且能夠保持被測樣品內外溫度均勻一致，不形成梯度溫度，在被測樣品的表面溫度降低到目標溫度后，能夠快速將被測樣品整體溫度都降低到目標溫度，該過程只需十幾分鐘，而不需要像傳統(tǒng)裝置那樣將被測樣品在目標溫度保溫至少I小時以上，待被測樣品達到目標溫度且內外溫度均勻一致時，即可進行實驗。
[0025]更進一步的，本發(fā)明的裝置使用的溫度傳感器的探頭伸入到被測樣品中心，可以實時反饋被測樣品中心的溫度，使被測樣品中心也達到目標溫度。
[0026]本發(fā)明的裝置可以根據(jù)需要安裝其它測試部件，如壓力傳感器等，壓力傳感器可以測定沖擊起爆過程中壓力的變化過程。
[0027]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果:
[0028]1、本發(fā)明的方法中冷卻裝置只對被測樣品進行冷卻，化爆沖擊加載系統(tǒng)被隔熱層隔開，從而沖擊加載控制不會受到低溫的影響。
[0029]2、本發(fā)明的方法中在被測樣品內部置入了溫度傳感器以對被測樣品的溫度進行實時監(jiān)測，因此，溫度反饋及時，冷卻控制到位，溫控精度較高，不會出現(xiàn)溫度過沖現(xiàn)象。
[0030]3、本發(fā)明方法中冷卻裝置對被測樣品進行直接制冷，因此，冷卻過程快，效率高，冷卻均勻，被測樣品整體溫度穩(wěn)定到目標溫度所需時間短。
【附圖說明】
[0031]圖1為現(xiàn)有技術中的低溫沖擊起爆實驗裝置結構。
[0032]圖2為本發(fā)明化爆加載低溫沖擊起爆實驗裝置結構。
【具體實施方式】
[0033]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0034]本發(fā)明的化爆加載低溫沖擊起爆實驗裝置結構如圖2所示，包括化爆沖擊加載系統(tǒng)，隔板，被測樣品和底座。所述化爆沖擊加載系統(tǒng)包括平面波透鏡202、放置在平面波透鏡202上的雷管201和設置在平面波透鏡202下方的傳爆藥203;所述隔板包括隔熱層204和衰減層205上下兩層，所述化爆沖擊加載系統(tǒng)置于隔板上，即所述傳爆藥203位于隔熱層204上。被測樣品208置于隔板和底座211之間，該裝置還包括低溫控制系統(tǒng)，所述低溫控制系統(tǒng)包括圍繞在被測樣品208四周并與隔板和底座211形成密閉空間的冷卻裝