光纤爆速仪在导爆索爆速测试中的应用.pdf

2 0 11 年1 2 月 光纤爆速仪在导爆索爆速测试中的应用王星河 2 7 光纤爆速仪在导爆索爆速测试中的应用’ 王星河 山西北方晋东化工有限公司计量与检测中心 山西阳泉，0 4 5 0 0 0 [ 摘要]介绍了光纤爆速仪基本原理，利用设计的光纤爆速仪和B S z 一1 型智能单段爆速仪对塑料导爆索的爆 速进行了对比测试。在1 0 次测试中，光纤爆速仪均测到数据，平均爆速为7 0 6 0 ．1 6m ／s ；B S Z - - 1 型爆速仪3 次未测 到数据，平均爆速为7 0 4 8 ．6 7m ／s 。结果表明该光纤爆速仪具有测试精度高、性能稳定、结果可靠、操作简单等优 点。 [ 关键词] 光纤爆速仪导爆索爆速F P G A [ 分类号] T D 2 3 5 ．2 2 引言 导爆索是传递爆轰波的一种爆破器材，用来传 爆或引爆炸药装药，是工程爆破中广泛使用的一种 爆破器材。导爆索爆速是爆轰波在导爆索中传播的 速度，它是导爆索最重要的爆轰参数之一。 目前，测量导爆索爆速的方法主要有电测法、道 特里士法、高速摄影法等⋯。最常用的测试方法是 电测法，电测法是通过电探针的断通或通断来获取 信号，而电探针易受空间电磁场的干扰，特别是爆轰 实验中由于炸药爆轰产物的电离度较高，使其在强 电磁环境中无法使用。无源光纤探针不受电磁干 扰、耐腐蚀，具有优良的响应特性，而且与炸药接触 的针刺感度要比电探针小，这些特点决定了光纤能 在高压、强电磁干扰、高温、易燃易爆等环境下安全 可靠地使用口J 。 光纤爆速仪就是以光导纤维为探针，对火工品 进行爆速测试的仪器。本文在介绍光纤爆速测试原 理的基础上，利用笔者设计的光纤爆速仪和湖南某 仪器厂生产的B S z l 型智能单段爆速仪 电探针 法 进行了导爆索爆速对比实验。 1 光纤爆速仪原理 光纤爆速仪原理如图l 所示。在导爆索上选取 距离为L 的A 、B 两点，然后将两路光导纤维依次安 装在这两点，这样A 点和B 点就构成了测试区 间口】。导爆索起爆后，爆轰波经由A 、B 两点时，产 生的光辐射信号经光导纤维传输至光电探测器，光 电转换电路将两路光信号转换为电压信号。数据采 集处理模块通过对两路电压信号进行一系列处理分 析，计算出时问间隔出。代人爆速计算公式，即可 得到导爆索爆速值。 ￡ 口2 瓦 式中￡被测两点问导爆索长度； t 爆轰波在被测两点问传播的时间间 隔。 图1 光纤爆速仪原理 数据采集处理模块是光纤爆速仪的核心部分， 主要功能是实现爆轰波传播时间的高精度测量。传 统的爆速仪大都采用8 位单片机或者7 4 芯片来完 成，该类芯片工作频率低、存在较大延时误差，很难 实现高精度计时。F P G A F i e l dP r o g r a m m a b l eG a t e A r r a y ，即现场可编程门阵列 具有较高的运行速度 和丰富的片内资源，通过硬件编程语言 H D L 可以 实现不同功能的电路模块H J 。 为此，光纤爆速仪采用F P G A 来完成数据采集 处理模块的设计，其总体结构如图2 所示，输入信号 经过F P G A 分析处理后，将爆速结果直观显示在 L C D 上。 2 测试结果与分析 收稿日期2 0 1 1 0 6 - 2 9 作者简介王星河 1 9 6 6 一 ，男，高级工程师。主要从事火工品靶场测试技术的研究。 万方数据 2 8 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第4 0 卷第6 期 图2 数据采集处理结构 采用本公司生产的某型号塑料导爆索 爆速标 准范围6 5 0 0 8 5 0 0 m ／s 作为试验样品，应用湖南某 仪器厂生产的B S z l 型智能单段爆速仪 电探针 法 和光纤爆速仪进行实验。测试时将两种爆速仪 做平行实验，进行爆速值对比。实验装置示意图如 图3 所示。 测列象 图3 实验装置示意图 对试验样品进行1 0 次测试，每次均取导爆索长 度为1 0 0 0 m m ，采集到的数据如表1 ，结果分析图如 图4 。 表1 导爆索爆速测试 由表1 可以看出，采用光纤爆速仪与采用 B S z l 型爆速仪对同一段导爆索实验所测得爆速 均在标准范围内。在l O 次实验中，光纤爆速仪均测 到数据，平均爆速为7 0 6 0 ．1 6 m ／s ；B S z l 型爆速仪 3 次未测到数据，平均爆速为7 0 4 8 ．6 7 m ／s 。 7 1 5 0 7 1 3 0 f 7 1 1 0 堇嬲 饕；； 7 0 l O 6 9 9 0 图4 导爆索爆速测试结果分析图 光纤爆速仪是探测爆炸产生的光信号，并用光 纤传输光信息。光纤是电绝缘、耐腐蚀的传输媒质， 不受强电磁干扰，可以可靠传输信号HJ 。因此，光 纤爆速仪与传统爆速仪相比，性能更为稳定、可靠。 从图4 可以看出，采用光纤爆速仪测得的爆速 在较小的区间内波动，点的波动无明显突出现象，这 主要是由于光纤爆速仪采用的是高速P I N 光电探测 器进行光信号转换，其响应速度极快，一般为几个纳 秒[ 6 】。对于B S z l 型爆速仪使用的“通一断”探 针，是当爆炸物爆炸时，使探针漆包线由原来的短路 状态炸断开来，获得一个正跃变信号，而爆炸瞬间爆 轰产物与电离的研究，是一个极其复杂的不稳定、重 复性较差的过程一J 。因此可以得出，光纤爆速仪所 测得的结果更为准确，精确度更高，重复性好。 3 结束语 采用光纤爆速仪对导爆索爆速进行测试，获得 了传统爆速仪难得的数据，表明光纤爆速仪测试结 果更具有稳定性和可靠性，仪器操作简单，显示直 观。此外，还可用于药柱、炸药等火工品爆速的测 试。目前所测的仅是单段爆速，以后也可进行多段 光纤爆速仪的开发研制。 参考文献 [ 1 ] 李长发，吴文慧，顾靖，等．一种测定工业炸药爆速新 方法的研究[ J ] ．爆破器材，2 0 1 1 ，4 0 1 2 8 - 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1 6 ． D e s i g no faR e m o t eC o n t r o lM u l t i - B o m b i n gT r i g g e r S U NC o n g n o n g ，S H EX u e j u n E n g i n e e rM i l i t a r yR e p r e s e n t a t i v e0 伍c eo ft h eG e n e n r a lA r m m n e n t si nS h e n y a n gA r e a L i a o n i n gS h e n y a n g ，11 0 0 0 4 [ A B S T R A C T ] Ar e m o t ec o n t r o lm u l t i b o m b i n gt r i g g e rW a sd e s i g n e dt Om e e tt h ed e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i z a t i o na n di n t e l - l e e t u a l i z a t i o na tm i l i t a r yt e c h n o l o g y ．T h eg e n e r a ld e s i g n ∞h e m eo ft h i ss y s t e mW a Sd i s c u s s e di n c l u d i n gt h ed e s i g no fr e m o t e c o n t r o lt r a n s m i tu n i ta n dw i r e l e s sr e c e i v e rd e t o n a t i v eu n i ta n dt h ep r i n c i p l eo f 她e n c o d i n ga n dd e c o d i n gt e c h n o l o g y ． T h er e m o t ec o n t r o lm u l t i ．b o m b i n gt r i g g e rs y s t e mh a sm a n ya d v a n t a g e ss u c ha 8s m a l lv o l u m e ，l i g h t , v l a l i t y ，h i g hr e l i a b i l i t y ， w i d er a n g eo fe f f e c t i v ec o n t r o ld i s t a n c ea n ds t r o n ga n t i i n t e r f e r e n c ep e r f o r m a n c e ． [ K E YW O R D S ] r e m o t ec o n t r o lm u l t i b o m b i n gt r i g g e r ，t r a n s m i tu n i t ，r e c e i v e ru n i t ，K e e l o qw i l i n ge n c o d i n ga n dd e c o d i n g t e c h n o l o g y 上接第2 8 页 [ 6 ]刘德明，孙军强，鲁平，等．光纤光学[ M ] ．北京科学出[ 7 ]李国新，程国元，焦清介．火工品实验与测试技术[ M ] ． 版社，2 0 0 8 3 0 ．3 1 ．北京北京理工大学出版社，2 0 0 7 1 0 1 - 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