自由場(chǎng)爆炸沖擊波超壓測(cè)試系統(tǒng)

炸藥在空中爆炸時(shí)生成的空氣沖擊波的峰值超壓和沖量是炸藥能量特性的一項(xiàng)重要參數(shù)，也是衡量彈藥特別是爆破及殺傷——爆破戰(zhàn)斗部損傷效果的一項(xiàng)重要指標(biāo)，其準(zhǔn)確測(cè)量具有重要的意義。

超壓測(cè)試試驗(yàn)裝置一般如圖所示：

試驗(yàn)裝置框圖

傳感器接受爆炸產(chǎn)生的壓力信號(hào)，經(jīng)信號(hào)適配器（放大器），由數(shù)據(jù)采集器數(shù)字化后，記錄并分析處理。
作為國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)采集設(shè)備主要的提供商, 我們協(xié)助多個(gè)單位完成了自由場(chǎng)爆炸沖擊波壓力測(cè)試, 熟悉如何處理現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中的問(wèn)題, 了解現(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)存在的問(wèn)題, 并負(fù)責(zé)組建了一套新的測(cè)試系統(tǒng), 主持完成了測(cè)試實(shí)驗(yàn), 得到了較為理想的測(cè)試數(shù)據(jù)。 如有興趣, 我們可進(jìn)一步交流。
目前常見(jiàn)的超壓測(cè)試主要由以下部分組成：

一、 傳感器：超壓測(cè)試中，壓力信號(hào)測(cè)試一般使用壓電式和壓阻式傳感器。

二、 信號(hào)適配器
壓電式傳感器需配電荷放大器：電荷放大器
壓阻式傳感器需配數(shù)據(jù)放大器或動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀
三、 數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)

目前數(shù)據(jù)采集設(shè)備有兩種方式：通用型動(dòng)態(tài)測(cè)試分析儀、外場(chǎng)用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集器

通用型數(shù)據(jù)測(cè)試分析儀
u TST3000 動(dòng)態(tài)測(cè)試分析儀：TST3000系列動(dòng)態(tài)測(cè)試分析儀，是將工業(yè)級(jí)PC機(jī)與瞬態(tài)數(shù)字化波形記錄儀集成為一體的新一代測(cè)試儀器，它通過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)的高速數(shù)據(jù)采集板及系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)將高速瞬態(tài)信號(hào)由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，同時(shí)利用功能強(qiáng)大的PC機(jī),實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的存儲(chǔ)、分析處理及打印輸出等功能。采用與PC機(jī)的有機(jī)結(jié)合，使得儀器的操作使用十分簡(jiǎn)單，操作儀器只需使用計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)或鼠標(biāo)就能完成，用戶能在很短的時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)操作使用。使其成為各種高精度動(dòng)態(tài)測(cè)試的首選產(chǎn)品。已用于工程爆破、結(jié)構(gòu)沖擊響應(yīng)、風(fēng)洞、內(nèi)燃機(jī)燃燒、槍炮膛壓等測(cè)試領(lǐng)域。
1、 并行通道數(shù)：8--32
2、 每通道最高采樣率：20M sps(每秒樣點(diǎn)數(shù))
3、 存儲(chǔ)深度：1M樣點(diǎn)/CH
4、 量程：±25V ~ ±100mV，多檔可調(diào)
5、 AD：10bit
6、 配置：一體化工作站
7、 軟件處理功能：采集/顯示/存儲(chǔ)/時(shí)域處理/頻域處理/數(shù)字濾波/工程定標(biāo)等

u 外場(chǎng)用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集器
TST5105D系列便攜式高速數(shù)據(jù)采集器是專為野外和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的儀器。具有重量輕，結(jié)構(gòu)尺寸小等特點(diǎn)。TST5105D內(nèi)置CPU，通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與主控機(jī)（帶以太網(wǎng)接口的PC機(jī)或筆記本電腦）的數(shù)據(jù)交換，按照TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊，每臺(tái)采集器有8路獨(dú)立采集通道，可積木式擴(kuò)展，提供在線、離線兩種工作方式。
1、 通道數(shù)：8CH/臺(tái)
2、 A/D分辨率：12Bit
3、 量程：±5V
4、 帶寬：不小于400K
5、 采樣率：1MHz、500KHz、200KHz、…、200Hz多檔可調(diào)
6、 采樣長(zhǎng)度：2K、3K、…、128K多檔可調(diào)
7、 采樣負(fù)延時(shí)：可調(diào)
8、 觸發(fā)方式：手動(dòng)觸發(fā)、內(nèi)觸發(fā)、外觸發(fā)
9、 觸發(fā)電平：可調(diào)
10、觸發(fā)沿：上升沿、下降沿
11、提供以太網(wǎng)通接口通訊，通訊距離為100m以內(nèi)
12、外型尺寸：230mm х100mmх310mm(寬х高х深)

TST3206動(dòng)態(tài)分析儀和TST5105D數(shù)據(jù)采集器的比較

1. TST3206在超壓測(cè)試中得到了廣泛的應(yīng)用，我公司人員參與多次自由場(chǎng)中爆炸沖擊波測(cè)試，儀器完全能滿足測(cè)試要求的。但TST3206對(duì)測(cè)試裝藥量更大的靜爆試驗(yàn)時(shí),會(huì)有一些困難。
為了保證儀器操作人員的安全 ，儀器操作人員與爆心須有一定的距離。TST3206儀器是由操作人員在現(xiàn)場(chǎng)操作的，同時(shí)TST3206儀器中硬盤(pán)的耐沖擊的能力有限。前面提到的幾個(gè)試驗(yàn)，裝藥量都在10Kg以內(nèi)，傳感器到儀器的電纜長(zhǎng)為50米，當(dāng)裝藥量更大時(shí)，須增加電纜線的長(zhǎng)度。而增加電纜線的長(zhǎng)度一方面是不經(jīng)濟(jì)的，也增加了保護(hù)電纜的工作量，更主要的是所測(cè)試的瞬態(tài)高頻信號(hào)，由于電纜線過(guò)長(zhǎng)帶來(lái)的信號(hào)畸變，這種信號(hào)畸變是很難處理的。
2． 對(duì)TST3206在大藥量靜爆試驗(yàn)中的弱點(diǎn)，我公司開(kāi)發(fā)了TST5105D數(shù)據(jù)采集器。TST5105D數(shù)據(jù)采集是類似于“黑匣子”的記錄裝置，它可以實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)信號(hào)的就地?cái)?shù)字化，并具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的功能。設(shè)置好測(cè)試參數(shù)，將儀器放置測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，當(dāng)爆炸發(fā)生時(shí)，儀器工作，并保存好數(shù)據(jù)。試驗(yàn)完成后，將儀器回收。并將測(cè)試數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)到計(jì)算機(jī)中，再分析處理。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，只須考慮儀器的防護(hù)（儀器受沖擊波及破片的損壞）。TST5105D以八個(gè)測(cè)試通道為一組，儀器外形尺寸為90mm*240mm*320mm,重量4.5Kg,其防護(hù)是較容易的。 TST5105D數(shù)據(jù)采集器,每通道最高采樣率為1Msps，這是我公司 在調(diào)研了較多的用戶以及分析了超壓測(cè)試的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。在我們參加的爆試驗(yàn)中，實(shí)際的采樣速率只用到了500Ksps，而不管是壓電式和壓阻式壓力傳感器，其使用頻率很難超過(guò)200KHZ ，同時(shí)信號(hào)中的高頻成分占的比重很小,因此TST5105D將最高采樣設(shè)計(jì)成1Msps是能滿足測(cè)試要求的.