本發(fā)明屬毀傷評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種爆炸壓力測(cè)試裝置，特別是一種適用于內(nèi)爆炸作用場(chǎng)的耐高沖擊的壁面壓力測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

毀傷評(píng)估是依據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究的技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)獲取的質(zhì)量具有很強(qiáng)的依賴性。毀傷評(píng)估試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)，是指為了獲取毀傷評(píng)估的各項(xiàng)參量，模擬或復(fù)現(xiàn)毀傷過程并定量描述和表征毀傷作用和結(jié)果，而形成的原理、方法、手段和技能。它的目的是全面準(zhǔn)確的獲取毀傷相關(guān)數(shù)據(jù)，是毀傷評(píng)估技術(shù)的重要組成部分。因此，研究毀傷試驗(yàn)測(cè)試手段，推動(dòng)毀傷評(píng)估技術(shù)發(fā)展，有助于促進(jìn)武器彈藥研制使用的快速進(jìn)步。

在內(nèi)爆炸環(huán)境下，壁面壓力傳感器面臨高沖擊、大變形的惡劣工況，尤其溫壓炸藥艙室內(nèi)爆炸時(shí)還會(huì)產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的高溫場(chǎng)以及強(qiáng)烈的壁面振動(dòng)，這都給壁面壓力傳感器的測(cè)試精度帶來了很大的影響。

壁面壓力傳感器的振動(dòng)干擾有兩種：爆炸沖擊波作用到傳感器結(jié)構(gòu)上，引起傳感器的振動(dòng)；沖擊波作用到壁面，壁面振動(dòng)傳到傳感器安裝座，引起傳感器的振動(dòng)。兩種振動(dòng)都會(huì)使傳感器產(chǎn)生附加信號(hào)，從而影響測(cè)試結(jié)果。壓電式壓力傳感器由于有附加質(zhì)量塊，傳感器受到激勵(lì)后產(chǎn)生的是電荷信號(hào)，傳感器與信號(hào)線的連接頭以及信號(hào)線本身振動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生電荷，傳感器的安裝如果不采取相應(yīng)的減振措施，振動(dòng)干擾對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的影響可能較大。此外，安裝座應(yīng)變或振動(dòng)造成的傳感器結(jié)構(gòu)應(yīng)變，會(huì)直接傳遞到壓電元件上，產(chǎn)生誤差信號(hào)輸出。

現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷為：壁面壓力測(cè)量裝置的隔振性能不好，在持續(xù)的高熱、振動(dòng)作用下，測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差較大，穩(wěn)定性差，無法獲取完整準(zhǔn)確的沖擊波壓力變化曲線。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出了一種耐高沖擊的壁面壓力測(cè)量裝置，具有良好的隔振性能以有效抑制振動(dòng)對(duì)傳感器輸出信號(hào)的影響，達(dá)到獲取準(zhǔn)確完整沖擊波壓力變化曲線的目的。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的耐高沖擊的壁面壓力測(cè)量裝置(如圖1所示)包括安裝座、隔離環(huán)、基座、壓緊螺、傳感器。其中：

所述的安裝座是中心通孔、外圓面中間有凸臺(tái)的圓柱，其中心通孔的下半部帶螺紋，與壓力傳感器上的螺紋配合，將壓力傳感器安裝至安裝座中心通孔內(nèi)；所述的隔離環(huán)為圓環(huán)形，共兩個(gè)，分別安裝到安裝座凸臺(tái)的兩個(gè)端面，并放入基座的中心臺(tái)階處，由聚乙烯制作，隔離環(huán)外直徑與安裝座凸臺(tái)直徑相當(dāng)；所述的基座是一個(gè)中心有臺(tái)階孔的圓臺(tái)，內(nèi)徑有與壓緊螺配合的螺紋，小圓柱外徑與壁面的壓力測(cè)量孔緊配合，端面與壁面平齊；所述的壓緊螺是中心有通孔的螺釘，其螺紋與基座內(nèi)螺紋配合，在將帶有傳感器、隔離環(huán)的安裝座放置于基座中心臺(tái)階后，通過螺紋將安裝座緊壓于基座中，其通孔供壓力傳感器的信號(hào)傳輸電纜通過。

采用所述壁面壓力測(cè)量裝置裝配傳感器時(shí)，首先將銅墊圈套在傳感器肩部，通過傳感器外部螺紋將其連接到安裝座中心孔內(nèi)的配合螺紋上；其次，在安裝座凸臺(tái)的兩個(gè)端面分別套上一個(gè)聚乙烯制作的隔離環(huán)；再次，將安裝座整體放置于基座內(nèi)，安裝座與基座之間有聚乙烯隔離環(huán)，避免二者的直接接觸；最后，將壓緊螺置于安裝座上，使安裝座與傳感器的后部進(jìn)入壓緊螺的中心孔，壓緊螺的外螺紋與基座內(nèi)螺紋配合，將安裝座緊固，安裝座與壓緊螺之間有聚乙烯隔離環(huán)，避免二者的直接接觸。

使用所述壁面壓力測(cè)量裝置開展壓力測(cè)試時(shí)，在壁面上開孔，放入基座，基座與壁面孔邊緣采用角焊方法固定，基座端面與壁面平齊；安裝傳感器后，需使傳感器端面、安裝座端面、基座端面與壁面平齊，以減少對(duì)沖擊波流場(chǎng)的干擾

所述壁面壓力測(cè)量裝置的隔振主要通過傳感器安裝座與基座的非剛性接觸實(shí)現(xiàn)。壓緊螺與基座的螺紋配合固定了傳感器安裝座，它們與安裝座之間放置聚乙烯材料的隔離環(huán)，抑制了基座振動(dòng)向安裝座的傳遞，有效降低了振動(dòng)對(duì)傳感器壓力輸出信號(hào)的干擾。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明提出的一種耐高沖擊的壁面壓力測(cè)量裝置，采用半剛性隔離環(huán)，實(shí)現(xiàn)了傳感器安裝座與基座的非剛性接觸，抑制了基座振動(dòng)向安裝座的傳遞，有效降低了振動(dòng)對(duì)壓力信號(hào)的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)壁面壓力的完整準(zhǔn)確描述。

附圖說明

圖1是一種耐高沖擊的壁面壓力測(cè)量裝置圖；

圖2是傳感器安裝座的三視圖；

圖3是耐高沖擊壁面壓力測(cè)量裝置輸出的壓力信號(hào)曲線；

圖4是普通壓力測(cè)量裝置輸出的內(nèi)爆炸壓力信號(hào)曲線；

圖5是耐高沖擊壁面壓力測(cè)量裝置輸出的內(nèi)爆炸壓力信號(hào)曲線；

圖6是等效船艙；

圖7是等效艙室壁面壓力信號(hào)曲線(普通壓力測(cè)量裝置)；

圖8是等效艙室壁面壓力信號(hào)曲線(耐高沖擊壓力測(cè)量裝置)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述。

如圖1所示，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例是一種耐高沖擊的壁面壓力測(cè)量裝置，由傳感器1、安裝座2、隔離環(huán)3、基座4、壓緊螺5構(gòu)成。傳感器1通過螺紋聯(lián)接安裝到安裝座2的中心孔內(nèi)，在傳感器肩部有銅墊圈，在安裝座2凸臺(tái)的兩個(gè)端面分別安裝一個(gè)隔離環(huán)3，然后將安裝座2置于基座4內(nèi)，通過壓緊螺5將其緊固。安裝座2的端面與壁面6平齊，避免對(duì)沖擊波流場(chǎng)的擾動(dòng)，保證測(cè)量位置與壁面一致。

測(cè)量裝置的隔振主要通過兩個(gè)隔離環(huán)3實(shí)現(xiàn)。隔離環(huán)3的制造材料為聚乙烯，實(shí)現(xiàn)了傳感器安裝座2(如圖2所示)與基座4的非剛性接觸，既能固定安裝座2，又能抑制基座4振動(dòng)向安裝座2的傳遞，有效降低了振動(dòng)對(duì)傳感器1壓力輸出信號(hào)的干擾。此外，傳感器1肩部的墊圈，也可以降低安裝座2振動(dòng)向傳感器1的傳遞。

當(dāng)壓力測(cè)量裝置的諧振頻率接近被測(cè)信號(hào)的頻率時(shí)，壓力測(cè)量裝置的振幅會(huì)急劇增加，干擾壓力測(cè)試。壓力測(cè)試要保證足夠的精度，測(cè)量裝置的諧振頻率必須大于測(cè)量信號(hào)頻率的5倍。為了驗(yàn)證壓力測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)性能達(dá)到?jīng)_擊波超壓信號(hào)測(cè)量的精度要求，申請(qǐng)人在空氣激波管進(jìn)行了壓力傳感器和壓力測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)性能標(biāo)定試驗(yàn)，傳感器型號(hào)為M113A26-17231。圖3是耐高沖擊壁面壓力測(cè)量裝置輸出的壓力信號(hào)曲線。無測(cè)量組件的傳感器的諧振頻率為446KHz，而耐高沖擊的壁面壓力測(cè)量裝置的諧振頻率為373KHz。在內(nèi)爆炸場(chǎng)中，沖擊波超壓正壓作用時(shí)間一般為毫秒量級(jí)，特別是近場(chǎng)，沖擊波正壓作用時(shí)間為幾百微秒，頻率大約幾十KHz，小于該壓力測(cè)量裝置諧振頻率的1/5，說明壓力測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)性能滿足內(nèi)爆炸場(chǎng)沖擊波信號(hào)的測(cè)量精度要求。

為了驗(yàn)證一種耐高沖擊的壁面壓力測(cè)量裝置的隔振性能，申請(qǐng)人在某艦船艙室進(jìn)行了內(nèi)爆炸試驗(yàn)。艙室長(zhǎng)1.5m，寬0.95m，高0.43m，艙壁均采用Q235鋼。試驗(yàn)裝藥是100g壓裝TNT柱狀炸藥，長(zhǎng)徑比1:1.2,密度1.58g/mm³。采用耐高沖擊壁面壓力測(cè)量裝置與普通壓力測(cè)量裝置進(jìn)行壁面壓力測(cè)量。圖4是普通壓力測(cè)量裝置輸出的內(nèi)爆炸壓力信號(hào)曲線，圖5是耐高沖擊壁面壓力測(cè)量裝置輸出的內(nèi)爆炸壓力信號(hào)曲線?？梢园l(fā)現(xiàn)，普通壓力測(cè)量裝置輸出的沖擊波壓力波形有較大的毛刺與振蕩，會(huì)引起沖量計(jì)算的誤差，而耐高沖擊壁面壓力測(cè)量裝置輸出的沖擊波壓力波形的沒有振蕩，且毛刺較少。在沖擊波壓力曲線的下降段上，這種差別更加明顯，耐高沖擊壁面壓力測(cè)量裝置輸出的沖擊波波形毛刺較少，在后半段已經(jīng)較為光滑。這說明耐高沖擊壁面壓力測(cè)量裝置具有較好的隔振性能。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證一種耐高沖擊的壁面壓力測(cè)量裝置的隔振性能，申請(qǐng)人在某等效艦船艙室進(jìn)行了內(nèi)爆炸試驗(yàn)。等效船艙(如圖6所示)長(zhǎng)3m，寬3m，高2.5m，前板(編號(hào)1)厚10mm，右板(編號(hào)2)、后板(編號(hào)3)、左板(編號(hào)4)厚度均為4mm，上板(編號(hào)5)、下板(編號(hào)6)壁厚均為8mm,上板、下板、后板均存在30mm飛邊(模擬存在鄰艙結(jié)構(gòu))，材料Q235鋼，總重2.5噸。在船艙幾何中心處放置一130mm炮彈，主要由殼體、后蓋、主裝藥和傳爆藥柱等組成。彈重30.5kg，裝藥為5kg全固型溫壓炸藥，裝藥密度1.85g/cm³，爆熱7750J/g，鋁粉含量35％。在2號(hào)板上分別安裝耐高沖擊壁面壓力測(cè)量裝置與普通壓力測(cè)量裝置，開展壁面壓力測(cè)量。圖7是普通壓力測(cè)量裝置輸出的等效艙室壁面壓力信號(hào)曲線，圖8是耐高沖擊壁面壓力測(cè)量裝置輸出的等效艙室壁面壓力信號(hào)曲線?？梢园l(fā)現(xiàn)，對(duì)于溫壓裝藥內(nèi)爆炸，普通壓力測(cè)量裝置輸出的沖擊波壓力波形產(chǎn)生明顯的振蕩，曲線沒有明顯的平臺(tái)階段，無法測(cè)出爆炸后艙室內(nèi)的準(zhǔn)靜態(tài)壓力；而耐高沖擊壁面壓力測(cè)量裝置輸出的沖擊波壓力波形振蕩較小，有明顯的衰減過程。這說明耐高沖擊壁面壓力測(cè)量裝置具有較好的隔振性能。

從分析結(jié)果和測(cè)試結(jié)果可以看出，和普通壁面壓力測(cè)量裝置相比，本發(fā)明提出的一種耐高沖擊的壁面壓力測(cè)量裝置，抑制基座振動(dòng)向安裝座的傳遞，有效消除爆炸場(chǎng)基座振動(dòng)對(duì)傳感器性能的影響，實(shí)現(xiàn)獲取完整準(zhǔn)確沖擊波壓力變化曲線的目的，說明本發(fā)明適用于內(nèi)爆炸場(chǎng)的壁面沖擊波壓力測(cè)試。