一种冲击波获取装置、冲击波测试系统及测试方法与流程

1.本发明涉及冲击波参量测试技术领域，尤其涉及一种冲击波获取装置、冲击波测试系统及测试方法。


背景技术：

2.冲击波参量测试是精密爆轰物理研究的重要测试参量，也是兵器测试的重要研究对象。近年来发展了包括等效测试靶板法、等效压力罐法、生物试验法、高速摄影法、引线电测法、存储测试法等多种测试方法。
3.在爆轰物理实验中，炸药往往放置在密闭容器中，爆炸环境现场的电磁环境复杂恶劣，高速摄影法和存储测试法等都不在适用。因此常采用在爆炸容器上密布电探针阵列来测量，而通过电探针只能实现对冲击波到达时间的测量，不能直接给出冲击波到达时的强度信息。而且，电探针在测试过程中抗电磁干扰能力差，可能引起误触发，影响系统的可靠性和稳定性。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种冲击波获取装置、冲击波测试系统及测试方法，在实现冲击波到达时间测试的同时，可以实现冲击波到达强度的测试，具备抗电磁干扰能力。
5.本发明通过下述技术方案实现：
6.本技术实施例的第一个方面中提供了一种冲击波获取装置，包括两端开口的装配腔体，所述装配腔体的一端开口处固定设置有光学玻璃板，所述光学玻璃板远离所述装配腔体侧设置有应力发光片，且所述应力发光片远离所述光学玻璃板侧和所述装配腔体的外壁均设置有不透光的薄膜；
7.所述装配腔体的另一端开口处固定设置有耦合光纤接头，且所述耦合光纤接头与所述光学玻璃板之间存在空隙。
8.可选地，所述应力发光片为由zns:mn
2
颗粒与弹性聚合物复合而成的弹性薄膜。
9.可选地，所述空隙为1mm-5mm。
10.可选地，所述耦合光纤接头为fc接头或st接头。
11.可选地，包括光电倍增管，所述光电倍增管通过光纤与所述耦合光纤接头连接。
12.可选地，所述光电倍增管的响应波长为230nm-700nm。
13.本技术实施例的第二个方面中提供了一种冲击波测试系统，包括信号采集装置、信号处理装置以及如上所述的一种冲击波获取装置；
14.所述冲击波获取装置，用于将获取的冲击波信号转化为电信号；
15.所述信号采集装置，用于采集所述电信号和爆轰起始时间信号；
16.所述信号处理装置，用于根据所述爆轰起始时间信号和所述电信号计算所述冲击波的到达强度和到达时间。
17.可选地，所述信号处理装置包括：
18.第一计算单元，用于计算所述爆轰起始时间信号与电信号初始时间的差值，所述差值为所述冲击波的到达时间
19.第二计算单元；用于根据标定关系和所述电信号计算所述冲击波的到达强度，所述标定关系为应力发光片的发光强度与冲击压力的对应关系。
20.可选地，所述信号采集装置为示波器。
21.本技术实施例的第三个方面中提供了一种冲击波测试方法，包括以下步骤：
22.获取爆轰起始时间信号和电信号，所述电信号由上所述的一种冲击波获取装置获取的冲击波信号转换而来；
23.计算所述爆轰起始时间信号与电信号初始时间的差值，所述差值为所述冲击波的到达时间；
24.根据标定关系和所述电信号获取所述冲击波的到达强度，所述标定关系为应力发光片发光强度与冲击压力的对应关系。
25.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
26.实现冲击波到达时间测试的同时，还可以实现冲击波到达强度的测试；同时由于耦合光纤接头到光电倍增管之间采用的是全光传输，具备抗电磁干扰能力。
附图说明
27.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
28.图1为本发明冲击波获取装置的结构示意图；
29.图2为本发明冲击波测试系统的结构示意图；
30.附图中标记及对应的零部件名称：
31.1、应力发光片；2、光学玻璃板；3、装配腔体；4、耦合光纤接头；5、光纤；6、光电倍增管；7、示波器。
具体实施方式
32.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
33.实施例1
34.本实施例提供了一种冲击波获取装置，如图1所示，包括两端开口的装配腔体3，装配腔体3的一端开口处固定设置有光学玻璃板2，光学玻璃板2远离装配腔体3的一侧设置有应力发光片1，用于在冲击波到达时，将冲击波转换为光信号；同时为了避免环境光对应力发光片1产生的光信号造成干扰，应力发光片1远离光学玻璃板2的一侧和装配腔体3的外壁均设置有不透光的薄膜，以使得装置产生的光信号完全来自于应力发光片1的受激发光；
35.装配腔体3的另一端开口处固定设置有耦合光纤接头4，且为了避免冲击波到达应力发光片1时对耦合光纤接头4造成损伤，应力发光片1与光学玻璃板2之间存在空隙；由于耦合光纤接头4用于传输应力发光片1在冲击波作用下产生的光信号，因此应力发光片1与光学玻璃板2之间的间隙也不能太大，太大则导致光信号分散，不能准确的反应冲击波的到
达强度，因此在本实施例中，空隙设置为1mm-5mm。
36.其中，由于光学玻璃板2的作用是用于固定应力发光片1，因此为降低装置的成本，本实施例中选用石英玻璃作为光学玻璃板2；又由于应力发光片1产生的光信号需要传输到耦合光纤接头4处，因此在实际使用时，应使得光学玻璃板2的光谱透过范围覆盖应力发光片1受激发光的光谱范围。
37.进一步地，为了使得冲击波获取装置能够多次使用，降低使用成本，应力发光片1的材料设置为可再生应力发光材料，以使得在受到机械刺激情况下可以产生可重现的应力发光。例如，本实施例中的应力发光片1设置为由zns:mn2 颗粒与弹性聚合物复合制成的弹性薄膜。
38.进一步地，耦合光纤接头4可以设置为fc接头或st接头。
39.进一步地，为了获取冲击波的具体强度，本实施例中还设置有光电倍增管6，光电倍增管6通过光纤耦合接头与光纤5连接，用于将应力发光片1产生的光信号转换为电信号，从而实现对对冲击波的量化，便于后续获取冲击波的冲击波参量。
40.具体地，可以通过示波器7显示光电倍增管6输出的电信号，从而得到电信号的波形、幅值、频率以及电信号初始时间等信息，通过计算爆轰起始时间信号与电信号初始时间的差值，便可得到冲击波到达冲击波获取装置的时间；通过事先标定应力发光片1的发光强度与冲击压力的对应关系，便可根据该标定关系和电信号反演冲击波的到达强度。
41.其中，值得说明的是，为准确获取冲击波的强度，光纤5能够传输的光谱范围应与应力发光片1受激发光的光谱范围相匹配，光电倍增管6响应光谱范围应覆盖应力发光片1受激发光的光谱范围，在本实施例中光电倍增管6的响应波长设置为230nm-700nm。
42.现有技术中，多采用密布电探针阵列来测量冲击波参量，而通过电探针只能实现对冲击波的到达时间测量，不能直接给出冲击波到达时的强度信息。而且，电探针在测试过程中抗电磁干扰能力差，可能引起误触发，影响系统的可靠性和稳定性。基于此，本实施例提供了一种冲击波获取装置，通过将冲击波转换为电信号，可根据电信号的波形、电信号的产生时间以及冲击波的开始产生时间(爆轰起始时间信号)实现冲击波到达时间的测试以及冲击波到达强度的测试；同时由于耦合光纤接头4到光电倍增管6之间采用的是全光传输，还具备抗电磁干扰能力。
43.实施例2
44.本实施例提供了一种冲击波测试系统，如图2所示，包括信号采集装置、信号处理装置以及如实施例1所提供的一种冲击波获取装置；
45.冲击波获取装置，用于将获取的冲击波信号转化为电信号；
46.具体地：
47.冲击波到达安装在装配腔体3一端的应力发光片1时对应力发光片1产生机械刺激，应力发光片1受激发光，经光学玻璃板2传输至耦合光纤接头4的光纤端面，并经光纤5传输至光电倍增管6转换成电信号。
48.信号采集装置，本实施例中设置为示波器7，用于采集电信号和爆轰起始时间信号；本实施例所说的爆轰起始时间信号指的是爆轰物理实验的开始时间，即开始产生冲击波的时刻。
49.信号处理装置，用于根据爆轰起始时间信号和电信号计算冲击波的到达强度和到
达时间。
50.具体的，本实施例中的信号处理装置包括：
51.第一计算单元，用于计算爆轰起始时间信号与电信号初始时间的差值，该差值便是冲击波的到达时间，即冲击波从产生到到达指定位置(冲击波获取装置的设置位置)的时间。
52.第二计算单元；用于根据标定关系和电信号以反演的计算方式计算冲击波的到达强度，本实施例所说的标定关系指的是应力发光片1的发光强度与冲击压力的对应关系。
53.现有技术中，多采用密布电探针阵列来测量冲击波参量，而通过电探针只能实现对冲击波的到达时间测量，不能直接给出冲击波到达时的强度信息。而且，电探针在测试过程中抗电磁干扰能力差，可能引起误触发，影响系统的可靠性和稳定性。基于此，本实施例提供了一种冲击波测试系统，通过实施例1所提供的冲击波获取装置将冲击波转换为电信号，从而根据电信号的波形、电信号的产生时间以及冲击波的开始产生时间(爆轰起始时间信号)实现冲击波到达时间的测试以及冲击波到达强度的测试；同时由于耦合光纤接头4到光电倍增管6之间采用的是全光传输，因此该测试系统还具备抗电磁干扰的能力。
54.实施例3
55.本实施例提供了一种冲击波测试方法，包括以下步骤：
56.获取爆轰起始时间信号和电信号，本实施例所说的电信号由实施例1所提供的一种冲击波获取装置获取的冲击波信号转换而来；
57.具体地：
58.冲击波到达安装在装配腔体3一端的应力发光片1时对应力发光片1产生机械刺激，应力发光片1受激发光，经光学玻璃板2传输至耦合光纤接头4的光纤端面，并经光纤5传输至光电倍增管6转换成电信号。
59.计算爆轰起始时间信号与电信号初始时间的差值，差值为冲击波的到达时间；
60.根据标定关系和电信号以反演的计算方式计算冲击波的到达强度，本实施例所说的标定关系指的是应力发光片1的发光强度与冲击压力的对应关系。
61.现有技术中，多采用密布电探针阵列来测量冲击波参量，而通过电探针只能实现对冲击波的到达时间测量，不能直接给出冲击波到达时的强度信息。而且，电探针在测试过程中抗电磁干扰能力差，可能引起误触发，影响系统的可靠性和稳定性。基于此，本实施例提供了一种冲击波测试方法，通过实施例1所提供的冲击波获取装置将冲击波转换为电信号，从而根据电信号的波形、电信号的产生时间以及冲击波的开始产生时间(爆轰起始时间信号)实现冲击波到达时间的测试以及冲击波到达强度的测试；同时由于耦合光纤接头4到光电倍增管6之间采用的是全光传输，因此该测试系统还具备抗电磁干扰的能力。
62.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
63.本领域内的技术人员应明白，本技术实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本技术实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
64.本技术实施例是参照根据本技术实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
65.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
66.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
67.尽管已描述了本技术实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术实施例范围的所有变更和修改。
68.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
69.以上对本技术所提供的一种冲击波获取装置、冲击波测试系统及测试方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。