本發(fā)明屬于毀傷評估技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種沖擊波濾波器，特別是一種適用于準靜態(tài)壓力測量的快速響應沖擊波濾波器。

背景技術(shù)：

炸藥裝藥在密閉環(huán)境爆炸時，產(chǎn)生的壓力效應分為兩種：沖擊波效應和準靜態(tài)壓力效應。沖擊波效應是前驅(qū)波陣面壓力急劇上升和衰減的過程，形成陡峭的沖擊波超壓峰值上升前沿，緊接著呈指數(shù)衰減，波形近似于三角波。準靜態(tài)壓力效應則是由于爆炸產(chǎn)生的高溫高壓及大量氣體產(chǎn)物向外擴張膨脹受到密閉空間約束形成的，空間內(nèi)壓力相對緩慢的上升并穩(wěn)定到某一較低壓力的過程。想要同時獲取沖擊波壓力和準靜態(tài)壓力的變化過程，需要一種對高頻、低頻和零頻都有較好響應的壓力傳感器，且要求在高量程和低量程范圍內(nèi)測量誤差都很小，目前還不具有如此性能的壓力傳感器。有研究人員采用沖擊波壓力傳感器獲取壓力時間曲線，讀取沖擊波后的壓力平臺作為準靜態(tài)壓力值，但是由于這類傳感器時間常數(shù)小，沖擊波后的準穩(wěn)態(tài)壓力曲線不能保持，很快就產(chǎn)生衰減，給測量帶來大的誤差，并且準穩(wěn)態(tài)壓力一般比較小，在滿足高量程沖擊波峰值的情況下，測量僅為超壓峰值三十分之一甚至更小的準靜態(tài)壓力，將產(chǎn)生比較大的測量誤差。

專利“zl201210286595.2爆炸場沖擊波超壓濾波器”采用了一種加裝了具有螺旋狀傳壓管道的沖擊波濾波器的壓力傳感器進行準靜態(tài)壓力的測量，傳壓管是位于螺旋桿外徑上螺旋上升的凹槽，螺旋角為30°，凹槽寬度為2mm，深度為0.4mm，如圖1所示。這種結(jié)構(gòu)能夠濾掉沖擊波壓力的高頻分量，使低頻和零頻的沖擊波壓力傳輸?shù)綁毫鞲衅鞯拿舾忻?，實現(xiàn)在密閉環(huán)境下測量爆炸準靜態(tài)壓力峰值的功能。但是這種濾波器結(jié)構(gòu)的傳壓管道孔徑過小、長度很大，密閉空間內(nèi)壓力和傳感器敏感面的壓力平衡建立所需時間長，測量得到的準靜態(tài)壓力曲線上升緩慢(約100ms)，不能真實反映內(nèi)爆炸準靜態(tài)壓力的上升時間。因此，用于準靜態(tài)壓力測量的沖擊波濾波器不僅要求能濾掉高頻沖擊波，還要盡可能的縮短準靜態(tài)壓力測量組件的響應時間，使其能反應準靜態(tài)壓力真實上升時間。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種適用于準靜態(tài)壓力測量的快速響應沖擊波濾波器，既能夠濾掉高頻的沖擊波，使低頻和零頻的準靜態(tài)壓力傳輸?shù)綁毫鞲衅鞯拿舾忻?，又能降低濾波器內(nèi)外壓力平衡建立所需時間，提高準靜態(tài)壓力測試響應時間，實現(xiàn)在密閉環(huán)境下準靜態(tài)壓力峰值和上升前沿準確測量的功能。

為了實現(xiàn)上述任務，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案：

一種適用于準靜態(tài)壓力測量的快速響應沖擊波濾波器，包括基體、進氣孔、空腔室、緩沖墊圈和壓力傳感器。其中：

所述的基體為臺階狀柱體，內(nèi)部開有臺階盲孔，小臺階段外部設有用于固定安裝的外螺紋，內(nèi)部為盲孔，盲孔底部與小臺階段端部打磨為同心半球殼體，球殼厚度6mm，大臺階段外部為六方體，內(nèi)孔設有內(nèi)螺紋，用于固定壓力傳感器，螺紋尺寸根據(jù)壓力傳感器配做；

所述進氣孔位于基體小臺階段端面上，與空腔室連通，孔徑1mm，長度均為6mm，孔共8個，以端面頂點為中心、呈“十”字形正交均勻分布，孔軸線延伸相交于半球殼體的球心，氣體進入后在此匯聚，避免對壓力傳感器的直接沖擊，由于球面殼體圓心角為80°，為使外部高壓氣體均勻快速進入空腔室，同剖面的相臨進氣孔軸線夾角為20°均布；

所述的空腔室為基體小臺階段內(nèi)部的盲孔，內(nèi)徑8mm，長19mm，其中直筒段長15mm，靠近小臺階段端部處為半球體，半徑4mm；

所述的緩沖墊圈位于大臺階段內(nèi)孔臺面上，尺寸根據(jù)基體內(nèi)部的臺階孔尺寸配做。

對于腔體結(jié)構(gòu)，其固有頻率為本發(fā)明提供的一種適用于準靜態(tài)壓力測量的快速響應沖擊波濾波器，進氣孔長度為l＝6mm，容積為v＝4.71×10^-9m³，空腔室容積為v0＝8.88×10^-7m³，經(jīng)計算，本發(fā)明的快速響應沖擊波濾波器的固有頻率為657hz，一般密閉環(huán)境內(nèi)公斤級裝藥爆炸近場沖擊波頻率大于1khz，滿足沖擊波濾波需求。

本發(fā)明的爆炸場沖擊波超壓濾波器，有益效果體現(xiàn)在以下幾個方面。

(1)通過空腔室與進氣孔的體積匹配性設計控制了濾波器的固有頻率，實現(xiàn)對沖擊波壓力高頻分量的有效濾波；

(2)采用減小進氣孔長度、增加進氣孔數(shù)量的措置，縮短壓力傳遞時間，得到準靜態(tài)壓力曲線的上升時間更接近被測壓力的真實上升時間；

(3)通過進氣孔控制高壓氣體傳播方向，避免高壓氣流直接作用于傳感器敏感面，即可保護傳感器，也可抑制由于氣流沖擊引起的測試誤差。

附圖說明

圖1是對比文件“zl201210286595.2爆炸場沖擊波超壓濾波器”剖面示意圖；

圖2是本發(fā)明的一種適用于準靜態(tài)壓力測量的快速響應沖擊波濾波器剖面示意圖，圖中標號分別代表：1-基體，2-進氣孔，3-空腔室，4-緩沖墊圈，5-壓力傳感器；

圖3是圖2所示進氣孔2的局部放大圖；

圖4是內(nèi)爆炸沖擊波超壓測試曲線；

圖5是“zl201210286595.2”濾波器測試獲取的準靜態(tài)壓力曲線；

圖6是本發(fā)明測試獲取的準靜態(tài)壓力曲線。

下面結(jié)合附圖及優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進一步的詳述。

具體實施方式

如圖2所示，本實施例給出一種適用于準靜態(tài)壓力測量的快速響應沖擊波濾波器，包括基體1、進氣孔2、空腔室3、緩沖墊圈4、壓力傳感器5，其中：

基體1為臺階狀柱體，內(nèi)部開有臺階盲孔，小臺階段外部設有用于固定安裝的外螺紋，內(nèi)部為盲孔，盲孔底部與小臺階段端部打磨為同心半球殼體，球殼厚度6mm，大臺階段外部為六方體，內(nèi)孔設有內(nèi)螺紋，用于固定壓力傳感器5，螺紋尺寸根據(jù)壓力傳感器5配做；

進氣孔2位于基體1小臺階段端面上，與空腔室3連通；

空腔室3為基體1小臺階段內(nèi)部的盲孔，內(nèi)徑8mm，長19mm，其中直筒段長15mm，靠近小臺階段端部處為半球體，半徑4mm；

緩沖墊圈4位于基體1大臺階段內(nèi)孔臺面上，尺寸根據(jù)臺階孔尺寸配做。

如圖3所示，進氣孔2孔徑1mm，長度均為6mm，孔共8個，以端面頂點為中心、呈“十”字形正交均勻分布，同剖面的相臨進氣孔軸線夾角20°，孔軸線延伸相交于半球殼體的球心。

本發(fā)明的快速響應沖擊波濾波器，其工作流程如下：爆炸后高壓氣體通過進氣孔2進入空腔室3并作用于壓力傳感器5敏感面，沖擊波高頻分量被濾掉，空腔室3內(nèi)壓力迅速升高并與被測密閉空間內(nèi)準靜態(tài)壓力達到平衡，此時壓力傳感器5測量的壓力與內(nèi)爆炸準靜態(tài)壓力相同，壓力傳感器5輸出的壓力信號經(jīng)過前置適配器的放大，得到上升時間較短的準靜態(tài)壓力曲線，能更真實的反映密閉環(huán)境內(nèi)爆炸準靜態(tài)壓力的建立時間。

為了驗證本發(fā)明的快速響應沖擊波濾波器的濾波及快速響應特性，申請人同時采用本發(fā)明的快速響應爆炸場沖擊波超壓濾波器和zl201210286595.2所述機械濾波器，在26m³的爆炸罐進行tnt藥柱爆炸試驗測試沖擊波壓力曲線，試驗炸藥重量2kg。沖擊波超壓測試選用美國pcb公司的113a22型壓電式壓力傳感器，準靜態(tài)壓力測試選用昆山雙橋傳感器測控公司的cyg400型壓阻式壓力傳感器。圖4是沖擊波超壓曲線，測量得到的沖擊波超壓峰值約為14.74mpa，持續(xù)時間為420μs，頻率約1.19khz，本發(fā)明設計的濾波器固有頻率為0.657khz，小于沖擊波頻率，體現(xiàn)了本發(fā)明滿足對沖擊波高頻分量的濾波要求。圖5是采用zl201210286595.2所述機械濾波器得到的準靜態(tài)壓力測試曲線，測量得到的罐體內(nèi)準靜態(tài)壓力為0.367mpa，峰值上升時間為0.0889s。圖6是采用本發(fā)明得到的準靜態(tài)壓力測試曲線，測量得到的罐體內(nèi)準靜態(tài)壓力為0.359mpa，峰值上升時間0.0349s，與圖5相比，兩種方式所測準靜態(tài)壓力峰值測相差約2％，體現(xiàn)了本發(fā)明不影響準靜態(tài)壓力峰值測量的準確性，準靜態(tài)壓力曲線上升時間前沿縮短了67％，體現(xiàn)了本發(fā)明的快速響應特性，在內(nèi)爆炸高壓環(huán)境下獲取了完整的測試曲線，體現(xiàn)了進氣孔導流對傳感器的保護作用。