基于PVDF传感器的介质中爆炸应力量测方法与流程

基于pvdf传感器的介质中爆炸应力量测方法
技术领域
1.本发明涉及爆炸应力波的检测领域，尤其涉及基于pvdf传感器的介质中爆炸应力量测方法。


背景技术：

2.爆炸载荷下材料内部冲击波衰减特性是衡量材料抗爆性能的主要指标之一。在爆炸冲击载荷测试中，因为其载荷加载时间短(以微秒计)、强度高，要求传感器的频带宽、响应时间快、结构合理，并且由于爆炸冲击试验属于破坏性试验，传感器在试验后不能重复使用，因此要求传感器成本不能太高。极化后的聚偏二氟乙烯(pvdf)以其独特的压电性能(高灵敏、高频响)、机械柔韧性、厚度薄、成本低等特点，成为一种理想压电材料，广泛应用于压力、速度、加速度等方面的测试。
3.而传统的利用pvdf传感器对爆炸应力进行检测时，都是直接将pvdf传感器放置在材料内，而当炸药爆炸后，容易导致pvdf传感器损坏，不能进行二次使用，同时直接将pvdf传感器置于材料中也会使其受潮进而影响pvdf传感器检测的精确度，使用不方便，不适合广泛推广。


技术实现要素：

4.(一)发明目的
5.为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出基于pvdf传感器的介质中爆炸应力量测方法，本发明能够使pvdf传感器重复利用，极大的提高的经济效益，同时能有效减少波阻抗，减少界面反射，有效的提高pvdf传感器检测的精确度，使用方便，适合广泛推广。
6.(二)技术方案
7.本发明提供了基于pvdf传感器的介质中爆炸应力量测方法，所述方法包括以下步骤：
8.s1：将单个pvdf传感器至于胶水内，使胶水将pvdf传感器的表面进行覆盖，然后取出晾干；
9.s2：取一开口筒体，向筒体内倒入高度为筒体高度一半的混凝土，再将晾干的pvdf传感器放置在筒体内的混凝土上，然后将筒体的剩余部分通过混凝土进行封装，等待自然晾干，取下筒体，形成预填装的pvdf传感器；
10.s3：取四个上述s1和s2步骤制作的预填装的pvdf传感器，并分别编号1#、2#、3#和4#；
11.s4：取一圆筒，在其轴线位置设置一圆管作为预留炮孔，并将上述s3步骤编号的1#和2#pvdf传感器布置在预留炮孔的轴线上，3#和4#pvdf传感器布置在圆筒内的直径线上；
12.s5：向圆筒内浇筑与上述s2步骤同标号的混凝土，浇筑完成后放置凝固，期间按时养护；
13.s6：取两个上述s1步骤制成的pvdf传感器，并分别标号5#和6#；
14.s7：将上述s6步骤编号的5#和6#传感器分别安装在圆筒的外表面上；
15.s8：将上述s4和s7步骤安装的1#、2#、3#、4#、5#和6#的pvdf传感器引线与超动态信号测试分析系统连接，并将超动态信号测试分析系统与测试电脑连接；
16.s9：将所需要爆炸的炸药置于预留炮孔底部，并用介质对预留炮孔的剩余部分进行填充；
17.s10：引爆预留炮孔内的炸药，并通过超动态信号测试分析系统对炸药产生的爆炸应力进行检测，并通过检测电脑得到实验结果。
18.进一步而言：所述s1步骤中，胶水采用的为防水胶。
19.进一步而言：所述s2步骤中，所述筒体的直径为60～80mm，高度为32～34mm。
20.进一步而言：所述s2步骤中，所述混凝土的标号为c30，实际使用时配比中水、水泥和砂的比例为0.3～0.4:1:1.1～1.2。
21.进一步而言：所述s4步骤中，所述1#和2#pvdf传感器的上表面距离预留炮孔底部分别为200mm和400mm，所述3#和4#pvdf传感器距离预留炮孔底部向上200mm的直径上，其内侧表面距离炮孔外表面分别为150mm和300mm。
22.进一步而言：所述s7步骤中，所述5#和6#pvdf传感器安装在圆筒外表面与预留炮孔底部同一水平高度处。
23.进一步而言：所述s7步骤中，所述5#和6#pvdf传感器安装在圆筒的外表面前，需要将圆筒的安装点打磨平整光滑，然后用速干胶水将5#和6#pvdf传感器平整粘贴于桶壁上，最后用704胶水对5#和6#pvdf传感器进行包裹。
24.进一步而言：所述s9步骤中，所述介质采用为水。
25.进一步而言：所述s9步骤中，所述介质采用为沙子。
26.与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
27.本发明方法中，通过将单个pvdf传感器至于胶水内，从而能够避免pvdf传感器产生杂乱信号，提高pvdf传感器测量的准确性；通过将pvdf传感器制成预填装的pvdf传感器，能够方便对pvdf传感器进行固定，同时能够避免pvdf传感器受到损坏，使pvdf传感器能够重复利用，进而提高其经济效益；通过对预留炮孔内填充不同的介质，能够探索预留炮孔内不同填塞介质，爆炸应力波的传播规律，用混凝土介质同等材料包裹，这样能有效减少波阻抗，这样就可以把pvdf传感器和混凝土看做放在同一介质内，减少界面反射等。本发明能够使pvdf传感器重复利用，极大的提高的经济效益，同时能有效减少波阻抗，减少界面反射，有效的提高pvdf传感器检测的精确度，使用方便，适合广泛推广。
附图说明
28.图1为本发明中传感器分布结构示意图；
29.图2为实施例1中1#、2#、3#和4#pvdf传感器得出的爆炸应力分布图；
30.图3为实施例1中5#和6#pvdf传感器得出的爆炸应力分布图；
31.图4为实施例2中1#、2#、3#和4#pvdf传感器得出的爆炸应力分布图；
32.图5为实施例2中5#和6#pvdf传感器得出的爆炸应力分布图。
33.附图标记：1、筒体；2、1#pvdf传感器；3、2#pvdf传感器；4、3#pvdf传感器；5、4#pvdf传感器；6、圆管。
具体实施方式
34.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
35.实施例1：
36.通过图1-3所示，本发明提出的基于pvdf传感器的介质中爆炸应力量测方法，方法包括以下步骤：
37.s1：将单个pvdf传感器至于胶水内，使胶水将pvdf传感器的表面进行覆盖，然后取出晾干，通过将pvdf传感器的表面覆盖胶水，能够使pvdf传感器在检测过程中防止水进入到pvdf传感器内，从而能够避免pvdf传感器产生杂乱信号，提高pvdf传感器测量的准确性，同时还能够起到对pvdf传感器进行保护，防止pvdf传感器在爆炸中被碎片划破；
38.s2：取一开口筒体，向筒体内倒入高度为筒体高度一半的混凝土，再将晾干的pvdf传感器放置在筒体内的混凝土上，然后将筒体的剩余部分通过混凝土进行封装，等待自然晾干，取下筒体，形成预填装的pvdf传感器，通过采用混凝土介质同等材料包裹，这样能有效减少波阻抗，这样就可以把pvdf传感器和混凝土看做放在同一介质内，减少界面反射，同时还能够在实验中方便对pvdf传感器进行固定，同时能够避免pvdf传感器受到损坏，使pvdf传感器能够重复利用，进而提高其经济效益；
39.s3：取四个上述s1和s2步骤制作的预填装的pvdf传感器，并分别编号1#、2#、3#和4#，这样能够方便工作人员对pvdf传感器进行统计，避免数据出现混乱，进而得出准确的数据；
40.s4：取一圆筒，在其轴线位置设置一圆管作为预留炮孔，并将上述s3步骤编号的1#和2#pvdf传感器布置在预留炮孔的轴线上，3#和4#pvdf传感器布置在圆筒内的直径线上，1#和2#pvdf传感器位于圆筒内，并位于预留炮孔的下方，用于测量炸药在圆筒内轴线方向上的爆炸应力，而3#和4#pvdf传感器则用于测量炸药在圆筒内直径方向上的爆炸应力；
41.s5：向圆筒内浇筑与上述s2步骤同标号的混凝土，浇筑完成后放置凝固，期间按时养护，通过浇筑与s2步骤同标号的混凝土能够防止爆炸应力在穿透不同质地的混凝土时产生偏差，进而能够进一步的提高pvdf传感器测量爆炸应力的精度；
42.s6：取两个上述s1步骤制成的pvdf传感器，并分别标号5#和6#，这样能够方便工作人员对pvdf传感器进行统计，避免数据出现混乱，进而得出准确的数据；
43.s7：将上述s6步骤编号的5#和6#传感器分别安装在圆筒的外表面上，通过设置5#和6#传感器，能够测量出炸药爆炸后，圆筒外壁所受到的爆炸应力，从而全方位了解爆炸应力波在该介质的传播及界面反射的规律；
44.s8：将上述s4和s7步骤安装的1#、2#、3#、4#、5#和6#的pvdf传感器引线与超动态信号测试分析系统连接，并将超动态信号测试分析系统与测试电脑连接，在爆炸产生时，1#、2#、3#、4#、5#和6#的pvdf传感器能够即时的测量出所受到的爆炸应力，并将其通过引线传送至超动态信号测试分析系统进行分析，分析完成后通过测试电脑得到结果，在这里超动态信号测试分析系统采用的是dh5960超动态信号测试分析系统，采样率为1mhz；
45.s9：将所需要爆炸的炸药置于预留炮孔底部，并用介质对预留炮孔的剩余部分进
行填充，；
46.s10：引爆预留炮孔内的炸药，并通过超动态信号测试分析系统对炸药产生的爆炸应力进行检测，并通过检测电脑得到实验结果。
47.s1步骤中，胶水采用的为防水胶，主要防止混凝土中的水分进入到pvdf传感器内。
48.s2步骤中，筒体的直径为60～80mm，高度为32～34mm，具体的，在本技术方案中采用的是直径为70mm，高度为33mm的筒体，筒体采用的是易拆卸的塑料。
49.s2步骤中，混凝土的标号为c30，实际使用时配比中水、水泥和砂的比例为0.3～0.4：1：1.1～1.2，具体的，在本技术方案中采用的水、水泥和砂的比例是0.38:1:1.11。
50.s4步骤中，1#和2#pvdf传感器的上表面距离预留炮孔底部分别为200mm和400mm，3#和4#pvdf传感器距离预留炮孔底部向上200mm的直径上，其内侧表面距离炮孔外表面分别为150mm和300mm。
51.s7步骤中，5#和6#pvdf传感器安装在圆筒外表面与预留炮孔底部同一水平高度处，并关于圆筒的中心轴线对称分布。
52.s7步骤中，5#和6#pvdf传感器安装在圆筒的外表面前，需要将圆筒的安装点打磨平整光滑，然后用速干胶水将5#和6#pvdf传感器平整粘贴于桶壁上，最后用704胶水对5#和6#pvdf传感器进行包裹。
53.s9步骤中，介质采用为水，炸药为散装tnt 50g，扩爆药13g。
54.工作原理：首先将单个pvdf传感器至于胶水内，使胶水将pvdf传感器的表面进行覆盖，然后取出晾干，再取一开口筒体，向筒体内倒入高度为筒体高度一半的混凝土，再将晾干的pvdf传感器放置在筒体内的混凝土上，然后将筒体的剩余部分通过混凝土进行封装，等待自然晾干，取下筒体，形成预填装的pvdf传感器，之后取四个胶水包裹住的pvdf传感器制成预填装的pvdf传感器，并分别编号1#、2#、3#和4#，再取一圆筒，在其轴线位置设置一圆管作为预留炮孔，并将1#和2#pvdf传感器布置在预留炮孔的轴线上，3#和4#pvdf传感器布置在圆筒内的直径线上，然后向圆筒内浇筑混凝土，浇筑完成后放置凝固，期间按时养护，再取两个胶水包裹住的pvdf传感器制成预填装的pvdf传感器，并分别标号5#和6#，将5#和6#传感器分别安装在圆筒的外表面上，然后将1#、2#、3#、4#、5#和6#的pvdf传感器引线与超动态信号测试分析系统连接，并将超动态信号测试分析系统与测试电脑连接，连接完成后将所需要爆炸的炸药置于预留炮孔底部，并用水对预留炮孔的剩余部分进行填充，填充完成后引爆预留炮孔内的炸药，并通过超动态信号测试分析系统对炸药产生的爆炸应力进行检测，并通过检测电脑得到爆炸应力波在水中的传播规律的实验结果。
55.实施例2：
56.为本发明基于pvdf传感器的介质中爆炸应力量测方法的具体实施方式，与实施例1不同之处在于：
57.s9步骤中，介质采用为沙子，炸药为散装tnt 400g，扩爆药13g。
58.工作原理：在实施例1中，将预留炮孔内填充的水更换成沙子，进而能够得到爆炸应力波在沙子中的传播规律的实验结果，由于水和沙子的密度不同，进而实施例2中采用的炸药与实施例1中的炸药不同，具体的测得的爆炸应力峰值如下表1所示：
59.表1试验1、试验2测得的爆炸应力峰值(单位：mpa)
[0060] 1#2#3#4#5#6#
试验125.729.545.272.18.02.3试验215.517.9100.6/12.08.4
[0061]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0062]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0063]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。