本發(fā)明屬于動態(tài)校準領域，主要涉及一種用于校準壓力響應膜片的激波管安裝結構及校準方法。
背景技術：
：爆炸沖擊波超壓是衡量爆炸威力的重要參量，也是造成目標毀傷的重要因素，對超壓的測量可采用等效壓力罐法、等效靶板法、生物試驗法、電測法等。目前國內外普遍采用電測法，其優(yōu)點是精確性高，能夠反映整個變化過程，便于信號存儲記錄，缺點是容易受到干擾，高溫、高沖擊和電磁環(huán)境等因素作用于電測系統(tǒng)，會產生較強的寄生效應，需要對其進行動態(tài)補償或修正,而且電測法布線繁雜，成本較高，在大型爆炸場中多測點布設較為困難，尤其對于一些復雜環(huán)境如溝壑、丘陵地帶幾乎無法開展。鑒于電測法的缺點，可采用壓力響應膜片測試法作為獲取沖擊波參數(shù)的另一種途徑，它一般采用不同厚度的矩形或圓形金屬薄膜，根據(jù)爆炸載荷作用后薄膜的塑性變形來評價爆炸威力，尤其是采用一些輕質材料(如鋁合金等)時，其在不同強度爆炸載荷作用下的變形差異明顯，且結果的重復性較好，可作為一種裝配簡單、成本低廉的測試手段，避免現(xiàn)有電測系統(tǒng)丟失數(shù)據(jù)的風險。然而對于壓力響應膜片測試方法，鮮有理論研究其變形與沖擊波的關系，通常只根據(jù)其最大撓度對沖擊波的量值大小定性比較，而沒有將最大撓度與沖擊波壓力聯(lián)系起來，從而壓力響應膜片只能用作沖擊波大小的表而不能作為沖擊波壓力的測量工具，建立一種理論或者方法獲得壓力響應膜片最大撓度與沖擊波壓力關系迫在眉睫。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術問題是，提供一種安裝結構及校準方法，該安裝結構能夠安裝在激波管末端校準壓力響應膜片，該校準方法可獲取沖擊波壓力與壓力響應膜片最大撓度的關系。為了解決上述技術問題，本發(fā)明采取如下技術方案：1.一種用于校準壓力響應膜片的激波管安裝結構,包括傳感器及壓力響應膜片安裝座、膜片夾緊蓋板、壓力響應膜片、激波管夾緊件、壓力傳感器、壓力傳感器安裝孔、壓力響應膜片密封凹槽、螺孔、螺釘，其特征在于：所述傳感器及壓力響應膜片安裝座，采用不銹鋼材料，變截面柱體。端面有壓力傳感器安裝孔用于安裝壓力傳感器，壓力傳感器安裝后感壓面與安裝座上端面平齊；上端面設置有壓力響應膜片密封凹槽，凹槽為柱狀，凹槽直徑與待校準壓力響應膜片的工作直徑相同，凹槽周圍均勻分布6個螺孔；所述壓力響應膜片，材質為軟鋁，直徑與所述安裝座上端面相等，貼合于該安裝座上端面，在壓力傳感器及螺釘所在位置開孔；所述膜片夾緊蓋板，采用不銹鋼材料，直徑與所述傳感器及壓力響應膜片安裝座上端面相等，在壓力傳感器、壓力響應膜片密封凹槽及螺釘所在位置開孔，其中對應的壓力傳感器位置開孔后填充凡士林用于傳感器感壓面隔熱，螺釘位置孔為階梯孔，膜片夾緊蓋板貼合于壓力響應膜片上表面；所述傳感器及壓力響應膜片安裝座、壓力響應膜片及所述膜片夾緊蓋板通過螺釘、螺孔配合連接為組合體；所述激波管夾緊件通過螺栓與螺母配合與激波管連接，將上述組合體夾緊于激波管末端；優(yōu)選的，上述一種用于校準壓力響應膜片的激波管安裝結構,其特征在于，所述傳感器及壓力響應膜片安裝座上端面直徑50mm，用于配合內徑50mm激波管；優(yōu)選的，上述一種用于校準壓力響應膜片的激波管安裝結構,其特征在于，所述壓力響應膜片工作直徑30mm；優(yōu)選的上述一種用于校準壓力響應膜片的激波管安裝結構,其特征在于，所述壓力響應膜片密封凹槽深度不小于15mm。2.一種使用所述安裝結構的用于校準壓力響應膜片的方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一：用激波管標定壓力響應膜片激波管高壓段連接12MPa氮氣瓶，將權利要求書1所述激波管安裝結構安裝于激波管末端，用壓力傳感器測量激波管末端的反射壓力；為了得到壓力與壓力響應膜片變形的規(guī)律，更換壓力響應膜片改變激波管夾膜類型及厚度進行10次校準，每次校準都更換相同的壓力響應膜片。其中膜片類型如下表：步驟二：壓力數(shù)據(jù)采集與處理通過傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可采集到得每一次激波管校準中傳感器的響應，該內徑50mm氮氣激波管所產生的激波有2ms的壓力平臺，可讀取每一次校準的平臺壓力值記為pi(i＝1,2,3…10)，該平臺壓力為反射壓，通過下式計算對應的正入射壓的值ΔPi(i＝1,2,3…10)；入射壓與反射壓的關系為式中，p0為大氣壓；步驟三：壓力響應膜片最大撓度獲取通過深度尺測得10次校準中每一次的壓力響應膜片變形后凹坑的最大撓度記為yi(i＝1,2,3…10)；步驟四：參數(shù)擬合根據(jù)ΔPi(i＝1,2,3…10)和yi(i＝1,2,3…10)，通過最小二乘線性擬合可求出函數(shù)yi＝f(ΔPi)。本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在以下幾個方面：一、本發(fā)明所述結構，可用于壓力響應膜片的動態(tài)校準，獲得壓力響應膜片最大撓度與壓力峰值的關系二、根據(jù)壓力響應膜片最大撓度與壓力峰值的關系可使用壓力響應膜片測量爆炸場沖擊波壓力附圖說明圖1是本發(fā)明校準壓力響應膜片的激波管安裝結構組成示意圖,圖中標號分別代表：1-安裝座，2-膜片夾緊蓋板，3-壓力響應膜片，4-激波管夾緊件,5-壓力傳感器6-壓力傳感器安裝孔,7-壓力響應膜片密封凹槽,8-螺孔，9-螺釘；圖2是第9次校準壓力傳感器的響應曲線；圖3是實施例中壓力響應膜片最大撓度與壓力峰值的關系。具體實施方式下面結合附圖及優(yōu)選實施例對本發(fā)明作進一步的詳述。遵從上述技術方案，如圖1所示，本發(fā)明的第一優(yōu)選實施方案為：傳感器及壓力響應膜片安裝座上端面與下端面直徑50mm，總長26mm，中間直徑較大的部分直徑為59mm，長5mm。壓力響應膜片密封凹槽直徑30mm，深23mm。安裝座上留有PCB113A26壓力傳感器安裝孔。壓力響應膜片密封凹槽周圍均勻分布有6個M3螺孔。膜片夾緊蓋板厚度4mm，壓力傳感器對應位置處開孔直徑為7mm，用凡士林填充，完全填充后凡士林與蓋板端面平齊；壓力響應膜片對應位置開孔直徑為30mm，壓力響應膜片開孔位置周圍均勻分布有6個臺階狀孔，用于安裝M3螺釘。壓力響應膜片直徑為50mm，工作直徑30mm。壓力傳感器對應位置處開孔直徑為7mm，在6個螺釘安裝對應位置開孔直徑為3mm。將PCB113A26傳感器安裝在傳感器及壓力響應膜片安裝座對應位置，依次放置壓力響應膜片和膜片夾緊蓋板，并用螺釘緊密連接。將連接后的組合結構放入內徑50mm激波管末端，通過激波管夾緊件緊固在激波管管體上，激波管夾緊件與激波管通過6個螺栓和螺母連接。一種使用所述安裝結構的用于校準壓力響應膜片的方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一：用激波管標定壓力響應膜片激波管高壓段連接12MPa氮氣瓶，將權利要求書1所述激波管安裝結構安裝于激波管末端，用壓力傳感器測量激波管末端的反射壓力；為了得到壓力與壓力響應膜片變形的規(guī)律，更換壓力響應膜片改變激波管夾膜類型及厚度進行10次校準，每次校準都更換相同的壓力響應膜片。其中膜片類型如下表：步驟二：壓力數(shù)據(jù)采集與處理通過傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可采集到得每一次激波管校準中傳感器的響應，該內徑50mm氮氣激波管所產生的激波有2ms的壓力平臺，可讀取每一次校準的平臺壓力值記為pi(i＝1,2,3…10)，該平臺壓力為反射壓，通過下式計算對應的正入射壓的值ΔPi(i＝1,2,3…10)。入射壓與反射壓的關系為式中，p0為大氣壓；步驟三：壓力響應膜片最大撓度獲取可通過深度尺測得10次校準中每一次的壓力響應膜片變形后凹坑的最大撓度記為yi(i＝1,2,3…10)；步驟四：參數(shù)擬合根據(jù)ΔPi(i＝1,2,3…10)和yi(i＝1,2,3…10)，通過最小二乘線性擬合可求出函數(shù)yi＝f(ΔPi)。實施例1使用厚度為0.2mm軟鋁作為被校準壓力響應膜片，其工作直徑為30mm，PCB113A26為校準用壓力傳感器，該傳感器靈敏度為1.37V/MPa。將壓力傳感器安裝在傳感器及壓力響應膜片安裝座上，安裝座與膜片夾緊蓋板通過螺釘連接并夾緊壓力響應膜片，將整個安裝結構安裝在內徑50mm激波管末端，將傳感器與傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接。按照下述步驟完成校準：步驟一：用激波管標定壓力響應膜片激波管高壓段連接12MPa氮氣瓶，將校準用激波管安裝結構安裝于激波管末端，用壓力傳感器測量激波管末端的反射壓力；為了得到壓力與壓力響應膜片變形的規(guī)律，更換壓力響應膜片改變激波管夾膜類型及厚度進行10次校準，每次校準都更換相同的壓力響應膜片。其中膜片類型如下表：步驟二：壓力數(shù)據(jù)采集與處理通過傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可采集到得每一次激波管校準中傳感器的響應，該內徑50mm氮氣激波管所產生的激波有2ms的壓力平臺，可讀取每一次校準的平臺壓力值記為pi(i＝1,2,3…10)，該平臺壓力為反射壓，通過下式子計算對應的正入射壓的值ΔPi(i＝1,2,3…10)，其中第9次校準壓力傳感器的響應曲線如圖2。入射壓與反射壓的關系為其中，p0為大氣壓。壓力采集數(shù)據(jù)及處理后數(shù)據(jù)如下表：次數(shù)12345678910pi/MPa0.10.240.300.520.680.911.141.231.28ΔPi/MPa0.0430.0900.1070.1650.2030.2510.3000.3180.3180.327步驟三：壓力響應膜片最大撓度獲取通過深度尺測得10次校準中每一次的壓力響應膜片變形后凹坑的最大撓度記為yi(i＝1,2,3…10)。次數(shù)12345678910yi/mm1.32.43456.377.588.4步驟四：參數(shù)擬合根據(jù)ΔPi(i＝1,2,3…10)和yi(i＝1,2,3…10)，通過最小二乘線性擬合可求出函數(shù)yi＝f(ΔPi)＝0.0405ΔPi-0.0067。當前第1頁1 2 3